Построение сетей связи по технологии FTTx, GPON

Федеральное агентство связи Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» _____________________________________________________________________________ Кафедра «Инновационные технологии телекоммуникаций» «УТВЕРЖДАЮ» Заведующий кафедрой ИТТ ________________________________ « ____ » _______________ 2012 г. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дополнительной учебной дисциплине «Построение сетей связи по технологии FTTx, GPON» Составили: доц. каф. ЛС и ИТС Дашков М.В. Начальник городского центра технической эксплуатации телекоммуникаций г. Самара СГТС Самарского филиала ОАО “Ростелеком” Миронов А.В. Самара 2012 Лекция 1. Основы построения сетей абонентского доступа 1.1. Обзор технологий широкополосного доступа 1.1.1. Классификация технологий ШПД В настоящее время технологии широкополосной передачи данных (ШПД) являются самым быстрорастущим сектором телекоммуникаций. Современные сети ШПД могут быть реализованы на базе различных технологий. В зависимости от используемой среды передачи различают проводные и беспроводные ШПД. В первом случае на всех участках сети ШПД, включая магистраль и абонентский доступ, применяются направляющие системы: кабель с оптическими волокнами (ОВ), симметричные кабели (СК), коаксиальные кабели (КК), а также проводники низковольтных электросетей (например, технология Power Line Communication - PLC). В беспроводных ШПД используют радио- и микроволновый диапазоны частот для соединения фрагментов сети. При этом выделяют фиксированный (стационарный) наземный беспроводной доступ, мобильный наземный беспроводной доступ и спутниковый доступ. Основные технологии реализации ШПД приведены на рисунке 1.1 Рисунок 1.1 – Технологии ШПД 1.1.2. Технология xDSL Понятие хDSL представляет собой семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети путём использования технологии частотного уплотнения, эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений. В аббревиатуре xDSL символ "х" используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (Digital Subscriber Line). Технологии хDSL поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов. Существующие типы технологий хDSL, различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных. Применение технологий хDSL для высокоскоростного доступа к услугам сети примечательно тем, что эти технологии используют в качестве среды передачи существующую кабельную инфрастуктуру местных телефонных сетей. К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, RADSL, SDSL и VDSL. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия): вариант DSL, позволяющий передавать данные пользователю со скоростью до 8,192 Мбит/с, а от пользователя со скоростью до 768 Кбит/с. ADSL G.lite: вариант ADSL, имеющий как асимметричный режим передачи с пропускной способностью до 1,536 Мбит/с от сети к пользователю , и со скоростью до 384 Кбит/с от пользователя к сети, так и симметричный режим передачи со скоростью до 384 кбит/с в обоих направлениях передачи.  ADSL2 и ADSL2+ являются модификациями технологии ADSL для поддержки большого количества новых приложений и дополнительных услуг. В ADSL2 и ADSL 2+ при практически той же дальности передачи, что и в ADSL, скорости увеличены до 12 и 25 Мбит/с соответственно. HDSL (High Speed Digital Subscriber Line) - высокоскоростная цифровая абонентская линия): вариант хDSL с более высокой скоростью передачи, который позволяет организовать передачу со скоростью более1,5 Мбит/с ( стандарт США Т1) или более 2 Мбит/с (европейский стандарт Е1) в обоих направлениях обычно по двум медным парам. SDSL (Simple Digital Subscriber Line - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре); известны две модификации этого оборудования: MSDSL (многоскоростная SDSL) и HDSL2, имеющие встроенный механизм адаптации скорости передачи к параметрам физической линии. VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия): технология хDSL, обеспечивающая скорость передачи данных к пользователю до 52 Мбит/сек. 1.1.3. Технология DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specifications (DOCSIS) — стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю. Существует несколько версий спецификации DOCSIS: DOCSIS 1.0; DOCSIS 1.1; DOCSIS 2.0; DOCSIS 3.0; EuroDOCSIS. Зарубежные операторы организуют DOCSIS по гибридным волоконно-коаксиальным сетям (HFC). Данная технология применяется операторами КТВ для расширения спектра услуг предоставлением конечным пользователями высокоскоростного доступа в Интернет. В России практически не распространено. 1.1.4. Технологии FTTx В настоящее наиболее широко используемыми и перспективными являются технологии, использующие оптическое волокно. Термин FTTx (Fiber-To-The-x) буквально обозначает “волокно до точки х” и служит для обозначения сети доступа, в которой от узла связи до определенного места (точка х) доходит волоконно-оптический кабель. При этом дальнейшая абонентская разводка может производиться как медножильным, а также и оптическим кабелем. В зависимости от точки размещения оконечного оптического оборудования возможны различные варианты реализации: 1) FTTN (Fiber-To-The-Node) – “волокно до узла агрегации” ( “волокно до сетевого узла”). Данная технология часто используется в сочетании с технологией xDSL. Здесь узлы агрегации, исходя из географической привязки к существующим объектам связи – например, зданиям АТС, объединяются в физические кольца магистральным оптическим кабелем с одномодовыми ОВ. Основой распределительной сети и последней мили служит существующая кабельная система телефонной сети общего пользования (ТфОП) на базе многопарного симметричного кабеля (СК) и телефонного распределительного провода. 2) FTTC/FTTP (Fiber-To-The-Curb/Fiber-To-The-Premises) – “волокно до микрорайона (квартала или группы домов)” предполагает инсталляцию ОК от узла агрегации до узла доступа, который развертывается в соответствующем выделенном техническом помещении жилого здания либо в уже существующем объекте связи (например, вынос АТС). Также как и в случае FTTN, используется находящаяся в эксплуатации распределительная и абонентская кабельные подсистемы ТфОП. ШПД также может реализовываться на основе xDSL технологии. 3) FTTB (Fiber-To-The-Bulding) – “волокно до здания” является широко распространенной технология реализации сетей ШПД в крупных городах и мегаполисах. В технологии FTTB оптический кабель прокладывается от узла агрегации до узла доступа, размещаемого в здании, а распределительный и абонентский участок реализуются на базе симметричного кабеля – “витой пары”. При этом домовой коммутатор с коммутатором узла доступа подключается по оптическому интерфейсу Gigabit Ethernet 1000BASE-X , а подключение абонентского оборудования производится по технологии Ethernet 10/100Base-T. 4) FTTH (Fiber-To-The-Home) – “волокно до жилого помещения“ – предполагает прокладку ОК непосредственно до абонента. В зависимости от реализации FTTH можно разделить на две группы: на основе активной оптической сети (Active Optical Network - AON) и на основе пассивной оптической сети (Passive Optical Network - PON). Рисунок 1.2 – Варианты реализации технологии FTTx Cтруктурная схема FTTH AON похожа на FTTB. Главное отличие заключается в том, что в узле доступа устанавливается многопортовый Ethernet-коммутатор c оптическими портами 100Base-FX, а абонентский участок реализуется на основе двухволоконного ОК с одномодовыми или многомодовыми ОВ. Для соединением с узлом агрегации коммутатор оснащается оптическими модулями с интерфейсом Gigabit Ethernet 1000BASE-X или 10 Gigabit Etherne 10GBASE-LR/LW. Технология FTTH PON отличается отсутствием активного сетевого оборудования на всем протяжении сегмента сети от узла агрегации до абонента. Можно выделить два варианта конфигурации архитектуры PON: – “точка-точка” (Point-to-Point P2P); – “точка-многоточка” (Point-to-Multipoint P2MP). При реализации PON P2P каждому абоненту индивидуально отводится одно или два ОВ. При этом на магистральном участке прокладываются многоволоконные магистральные ОК с дальнейшим переходом на ОК средней и малой емкости на распределительном участке, и использованием маловолоконных ОК на абонентском участке. Для распределения ОВ используются оптические разветвительные муфты и распределительные кросс/боксы. Преимуществом внедрения такого подхода является прозрачность сети к используемой сетевой технологии и большой запас по полосе пропускания. Основной недостаток PON P2P заключается в большими затратами на строительно-монтажные работы линейно-кабельных сооружений. В основе технологии PON P2MP лежит использование многопортовых оптических разветвителей (сплиттеров), позволяющих подключать к одному порту станционного оборудования несколько десятков абонентов. Организация связи с абонентом происходит по одному волокну, при этом передача нисходящего и восходящего потоков производится с разделением по длине волны, а также с использованием концепции множественного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiple Access). а) б) Рисунок 1.3 – Реализации пассивной оптической сети: а) P2P, 2) P2MP 1.2. Актуальность построения коммерческой сети передачи данных по технологии FTTB в Самарском филиале "Ростелеком" Необходимость построения новой сети в Самарском филиале "Ростелеком" возникла в 2008 году в связи с масштабной модернизацией маршрутизаторов ядра сети, вводом новых услуг - таких как цифровое телевидения (IP-TV - Internet Protocol Television), передача голоса по сети передачи данных в реальном времени (SIP-телефония - Session Initiation Protocol — протокол установления сеанса). Традиционная, в этом случае услуга – доступ к сети Интернет (HSI – high speed internet), получила новый потенциал – подъем верхней скоростной планки до 80 Мбит/сек. Остальные 20 Мбит/сек отводятся по услугу IP-TV. До запуска сети FTTB (Fiber to the Building), последние мили (последняя миля – линия связи, соединяющая конечное (клиентское) оборудование с узлом доступа оператора связи) были организованы на базе уже существующей сети – медных кабелей, по которым предоставлялась традиционная телефонная связь. Используя технологию xDSL (основной долей которого является ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), затем SHDSL (Single-pair High-speed Digital Subscriber Line) и VDSL (Very-high data rate Digital Subscriber Line)) абонентам Самарского филиала ОАО «Ростелеком» предоставлялись одновременно 2 услуги – традиционная телефония и доступ к сети Интернет. Удобства этого вида доступа были очевидны: 1) затраты на строительство новых линий связи не требовались; 2) работы по прокладке новых линий у абонента внутри помещения были минимальны, либо не требовались вовсе; 3) возможность самостоятельного подключения к услуге доступа в сеть Интернет со стороны абонента (при наличии у него навыков работы с ADSL-оборудованием и настройкой программного обеспечения (ПО) персонального компьютера). Это объясняется тем, что при подключении к сети Интернет по технологии ADSL, доступ к оборудованию узла доступа оператора связи не требуется - после выполнения кроссировочных работ на узле доступа оператора, услуга на физическом уровне становилась для абонента доступной; 4) одновременное пользование телефонной связью и доступом к сети Интернет было возможным без ухудшения качества этих услуг Но одновременно с очевидными преимуществами были и явный недостаток xDSL-доступа, который с появлением «тяжелого контента», такого как видео-online на серверах rutube и им аналогичных, не говоря уже о просмотре on-line фильмов и телевидения, стал возобладать перед преимуществами, а именно: ограничение по скорости ADSL(Стандарт ANSI T1.413) – до 8,1 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа и для ADSL2+ (стандарт ITU G.992.5) скоростные параметры увеличивались до 24 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа. Однако следует обратить внимание, что скоростной потенциал везде указан как «до». Иными словами, скорость на последней миле зависит от длины абонентской линии, состояния этой самой абонентской линии, состояния и качества монтажа линии абонента на плинте распределительного шкафа (РШ), распределительной коробки (РК). Все существующие недостатки на линии приводят к минусам в скоростных и качественных параметрах связи; На некоторый временной период, предоставлять абонентам Самаского филиала ОАО «Ростелеком» 3 услуги одновременно – телефонию, IP-TV и HSI посредством xDSL-технологии массово не предоставляется возможным. Этот функционал реализуем на технологии построения сети FTTB – в конкретном случае по Самарскому филиалу, прокладка оптоволоконной линии происходит до здания. Схема представлена на рисунке 1. Абонентский доступ по технологии FTTB является лишь частным случаем – при необходимости технологии можно менять, что безусловно, с финансовой части построения сети, является преимуществом. Выстроенное ядро сети в данной архитектуре способно поддерживать разные архитектуры абонентского доступа – от предоставления услуги доступа к сети через выделенную линию с линейной скоростью 33.6 Кбит/сек до гигабитных скоростей к оборудованию абонента. Подобный функционал обеспечивается благодаря физическому разделению маршрутизаторов и коммутаторов на оборудование ядра сети и оборудование агрегации абонентского доступа. Этот же принцип заложен в основу обеспечения безопасности сети. Учитывая тот факт, что сайты «тяжелым контентом» набирают популярность среди населения, становится очевидным построения сети по технологии FTTB. Основываясь на ранее представленных положительных факторах технологии ADSL, проведем параллели на технологию FTTB и сведем это в таблицу: Таблица 1.1 Технология ADSL Технология FTTB Затраты на строительство новых линий связи не требовались Требуются значительные затраты на строительство новых линий связи Работы по прокладке новых линий у абонента внутри помещения были минимальны, либо не требуются вовсе Требуются работы по прокладке новых линий у абонента внутри помещения Возможность самостоятельного подключения к услуге доступа в сеть Интернет со стороны абонента (при наличии у него навыков работы с ADSL-оборудованием и настройкой программного обеспечения (ПО) персонального компьютера) Возможность самостоятельного подключения к услуге доступа в сеть Интернет со стороны абонента отсутствует – требуется доступ к оборудованию оператора. Одновременное пользование телефонной связью и доступом к сети Интернет возможно без ухудшения качества этих услуг Одновременное пользование телефонной связью и доступом к сети Интернет независимо Ограничение по скорости ADSL(Стандарт ANSI T1.413) – до 8,1 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа и для ADSL2+ (стандарт ITU G.992.5) скоростные параметры увеличивались до 24 Мбит/сек к абоненту и до 1,2 Мбит/сек от абонента в сторону узла доступа. Ограничение по скорости на технологии FTTB на скорости доступа к сети передачи данных в 100 Мбит/сек отсутствует Исходя из вышеприведенной таблицы явно видны факторы актуальности построения сети абонентского доступа на технологии FTTB на определенный период времени. 1.3. Структурная схема сети передачи данных с применением технологии FTTB На рис. 1.4 приведена структурная схема сети доступа по технологии FTTB. Рисунок 1.4 - Структурная схема сети передачи данных с применением технологии FTTB Лекция 2. Строительство линейно-кабельных сооружений сетей доступа FTTB 2.1. Принципы разработки адресного плана застройки Принятие решения о постройке сети в каком-либо населенном пункте, как правило, происходит на основании следующих основных критериев: • стратегия развития компании в регионе(населенном пункте, предполагаемом к застройке); • финансово-материальное обеспечение строительства, включая определенность по материалам, используемым для строительства и телекоммуникационному оборудованию; • результаты маркетингового исследования существующей ситуации по состоянию телекоммуникационного рынка в населенном пункте, находящемся в плане застройки, учитывающие особенности входа в жилые дома; • прогнозы продаж предполагаемых к реализации услуг в предполагаемом к покрытию новой сетью передачи данных населенном пункте; • сроков окупаемости предполагаемого к строительству объекта; • наличию организации, имеющей необходимые лицензии и квалифицированный персонал, способной провести требуемые строительные работы, начиная от проекторных работ, заканчивая сдачу в эксплуатацию построенной сети передачи данных, готовой для коммерческой эксплуатации. В начальной части строительства, прорабатывается адресная программа, затем, подразделению или подрядной организации выдается задание на проектирование, на основе которого проводятся проектные работы. При разработке адресной программы руководствуются следующими критериями: • исходя из материально-технической базы рассчитанное к застройке количество абонентских портов; • районы/дома с наиболее компактной заселенностью. Предпочтение отдается многоэтажным жилым домам с компактным проживанием населения; • наименее затратные с финансовой (затраты на строительство магистрали от узла доступа до места размещения домового коммутатора, минимальный разовый и ежемесячные платежи за размещение домового коммутатора и его энергопотребление) и временной (быстрое задействование вновь построенных портов, либо наличие одного клиента, способного приобретать большое количество услуг связи, сопоставимое с объемом одного или нескольких десятков небольших клиентов) точки зрения районы города, где предполагается произвести строительство и наиболее быстро получить финансовую отдачу после продажи услуг. Зачастую, в целях уменьшения времени строительства и ввода в коммерческую эксплуатацию построенных портов, процессы проектирования и согласования на вход в жилые дома с управляющими компаниями, товариществами собственников жилья, различными домовыми комитетами, происходят параллельно. На основании данных о согласовании/не согласовании с представителями и собственниками домов происходит первая корректировка проектов строительства, т.к. в населенных пунктах, с уже имеющимися сетями операторов связи, процент отказа на вход в дом гораздо выше населенных пунктов, испытывающих дефицит услуг доступа к сетям передачи данных. При строительстве сети одну из главных ролей играет стоимость «входного билета» в дом и стоимость ежемесячных платежей за размещение оборудования, т.к. любая стратегия развития компании, в конечном сроке имеет цель получения прибыли, и чем быстрее проект строительства сети окупится, тем более удачным он будет считаться. 2.2. Положения проекта строительства сети по технологии FTTB Проект строительства сети по технологии FTTB включает в себя следующие вопросы: • организация волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) на магистральном уровне – подключение района(ов) населенного пункта к узлу доступа (УД) оператора связи; • схему распределения домовых коммутаторов по оптическим кольцам и подключение их к магистральной сети в направлении УД; • порядок монтажа УД; • организацию внутридомовой распределительной сети; • схему электропитания и заземления УД; • схему прохода межэтажных перекрытий; • фасад антивандального шкафа. Прокладка волоконно-оптического кабеля (ВОК) предусматривается по крышам зданий, по кабельным канализациям СФ ОАО «Ростелеком» и подвесом на опорах, как на собственных, так и на арендованных у сторонних организаций. Проектом оговаривается протяженность трассы, потребная длина ВОК с учетом запаса на прокладку = 5.7%. Требования к подключению уровня агрегации. Каждый узел уровня агрегации должен быть соединен c опорным узлом выделенными волоконно-оптическими линиями связи. Физическая топология прокладки ВОК уровня агрегации – “кольцо. Логическая топология подключения узлов агрегации – “звезда”. При расчете емкости волоконно-оптического кабеля следует учитывать следующие положения: • для подключения каждого узла агрегации следует предусматривать по 2 ОВ (если планируется организация кабельного телевидения - добавляется еще 1 ОВ. В Самарском филиале ОАО “Ростелеком” не практикуется); • под резерв (во всем кабеле) должно отводиться не менее 2-х ОВ. Подключение уровня доступа. Физическая топология сети доступа – “кольцо”. При строительстве сети доступа использовать ВОК емкостью не менее 16-ти волокон. Оптическое кольцо должно начинаться и заканчиваться на одном узле агрегации. На участках трассы, где реализация физического кольца невозможна, допускается применения топологии “плоское” кольцо. В этом случае все волокна проходят через один кабель. Количество волокон на участках ОК при проектировании сети доступа рассчитывается по формуле: Количество волокон узлов доступа , 2хNколец – количество оптических колец доступа, проходящих через участок ОК (коэффициент 2 учитывает количество волокон, необходимых для подключения коммутаторов кольца доступа); Рисунок 2.1 – Подключение узла доступа – коэффициент показывающий наличие или отсутствие на данном участке ОК «плоского кольца», =1 при отсутствии на участке «плоского кольца», =2 при наличии на участке «плоского кольца»; – минимальное количество резервных волокон в ОК (может закладываться из расчета 2 ОВ на количество оптических колец доступа, проходящих через участок ОК). В случае, когда в кабеле проходит более 5 колец допускается закладывать резерв в 10 ОВ. Количество волокон узлов агрегации - количество узлов агрегации, волокна для которых проходят через участок ОК; – коэффициент показывающий наличие или отсутствие на данном участке ВОК «плоского кольца», =1 при отсутствии на участке «плоского кольца», =2 при наличии на участке «плоского кольца». Общее количество волокон рассчитывается как Проектирование узлов агрегации и доступа. При проектировании агрегационных узлов и узлов доступа руководствоваться следующими требованиями: • проектировать размещение шкафа ближе к кабельной инфраструктуре здания, исходя из расстояния, между вводом кабеля в квартиру абонента и узлом доступа. Оно не должно превышать 100 метров (c учетом прокладки кабеля в помещении абонента может определяться так 85 м до входа в квартиру + 15 м в квартире абонента). Место размещения шкафа определяется на стадии проектирования. Выбор места установки антивандального шкафа: • для выбора места установки антивандального шкафа использовать технические этажи здания, чердачное или подвальное помещение. При неудовлетворении необходимым критериям указанных ранее мест – использовать лестничные площадки верхних этажей или помещения, выделенные администрацией здания. При проектировании узлов агрегации и узла доступа недопустимо: • близкое (менее 2 м) расположение огнеопасных и легко воспламеняющихся материалов; • размещение под помещениями, связанными с потреблением воды, а также в непосредственной близости (менее 0,5 м) от трассы бытового и пожарного водоснабжения, отопления и бытовой канализации; • близкое (менее 0.5 м) расположение силового кабеля; • попадание прямых солнечных лучей. • необходимо наличие искусственного освещения. Проектом предусмотреть крепление шкафа к несущей стене с помощью анкеров. Крепление шкафов методом пристрелки запрещено. При установке антивандальных шкафов на лестничных клетках необходимо соблюдать минимальную высоту подвеса шкафа – 2,2 метра. Требования к проектированию линейных сооружений. При проектировании линий связи необходимо организовывать разные логические кольца в одном кабеле на разных волокнах. Пути прохождения ОВ колец должны быть спроектированы по наикратчайшему маршруту. Не допускается прохождение ОВ по длинному пути, при возможности проброса кабеля, с помощью которого можно завернуть волокна на УА. При необходимости возможна организация плоских колец, с перспективой перехода на физическое кольцо при подключении соседних зданий. В целях сохранности проходящих волокон в кабеле, желательно подключение УД через муфту, при этом муфта обязательно устанавливается в следующих случаях: • подключение УД производится от проходящего оптического кабеля, в котором есть агрегационные волокна; • место расположения УД находится в подвале, или на лестничной площадке; • подключение УД производится от места схождения 3 и более проходящих оптических кабелей; • подключение УД производится от кабеля, который является участком плоского кольца, и в нем проходят волокна 2 и более колец. 2.3. Строительство магистрального участка сети доступа FTTB В зависимости от материально-технических и людских ресурсов, строительство сети по технологии FTTB, ведется либо параллельным путем – строительство магистрали производится наряду со строительством внутри жилых домов, либо последовательно – строительство магистрали, затем строительство коммуникаций внутри домов. В случае сети для СФ ОАО «Ростелеком», строительство магистрали производится, в основном, в собственной кабельной канализации, УД расположены в собственных зданиях, так что сложности приходятся бОльшей частью на строительство сети внутри жилых домов, прохождению транзитных домов. В местах, где имеется существующая кабельная канализация с штатным вводом кабелей в дом ситуация простая – кабель входит и выходит из дома по существующей трассе. В домах, где ввод кабеля осуществляется по воздуху, со стороны действуют другие нормы и требования к строительству ОВ линий. При строительстве воздушно-кабельных переходов (ВКП) особое внимание обращается на качество монтажа, от которого в дальнейшем будет зависеть бесперебойность работы сети, отсутствие претензий со стороны абонентов, работников УК, ТСЖ и собственников жилья. Для строительства ВКП разработаны различные узлы крепления, которые применяются в зависимости от условий работы. Рассмотрим наиболее распространенные в г. Самара на сети СФ ОАО «Ростелеком». 1) Крепление с использованием стоечной опоры напольного исполнения применяется на плоской бетонной крыше без надстроек. Данный узел крепления представляет собой стоечную опору напольного исполнения (см. рис. 2.2). Рисунок 2.2 - Крепление с использованием стоечной опоры напольного исполнения Опора имеет 4 штатных наварных уха для крепления оттяжек. Стоечная опора монтируется на поверхность крыши на резиновый коврик, либо площадку из водозащитного материала, исключающего повреждение кровли здания. Для крепления растяжек к парапетам здания и лифтовым надстройкам используются анкер-кольца d12 мм. Растяжки выполняют стальной проволокой d3 мм. Натяжение растяжек регулируется при помощи талрепов М10. Кабель к стоечной опоре крепится посредством узла крепления УКН, талрепа М14 и спирального натяжного зажима НСО-14. После выполнения крепления кабеля к опоре необходимо на данной опоре оставить компенсационный запас кабеля около 2 метров. Запас нужно скрутить в кольцо. 2) Крепление с использованием стоек радиофикации. Такие опоры присутствуют в г. Самара по жилому фонду старше 6-7 лет на крышах жилых домов. По ним проходит сигнал проводного радио. В случае ее отсутствия на согласованной трассе прокладки кабеля (нерадиофицированный дом или радиостойки не были установлены строителями после капитального ремонта кровли дома), радиостойку следует установить заново. В этом случае кабель крепится непосредственно к поперечному уголку при помощи талрепа М14 и спирального натяжного зажима НСО-14. После выполнения крепления кабеля к стойке необходимо на данной опоре оставить компенсационный запас кабеля около 2 метров. Запас нужно скрутить в кольцо (см. рис. 2.3). Рисунок 2.3 - Крепление с использованием опоры радиофикации. 3) Метод крепления анкерами к парапету. Данный вид крепления применяется на зданиях с высокими парапетами и при монтаже ВКП между зданиями различной этажности. В парапете сверлятся 2 технологических отверстия с разных сторон (см. рис. 2.4). В эти отверстия вставляются анкер-болты 16х100, на которые наворачиваются рым-гайки М12. Кабель крепится к рым-гайкам посредством зажимов НСО-14. В месте перехода через сам парапет на кабель одевается металлорукав d=20 мм. Прокладка ОК внутри помещений. К особенностям прокладки ВОК внутри помещений, можно отнести: • Ввод кабеля должен быть осуществлен через технологическое отверстие, выполненное под отрицательным углом и армированное трубой d=32 мм. После ввода кабеля отверстие должно быть загерметизировано. По техническим помещениям, предлифтовым, подъездам ОК должен быть проложен в негорючей ПВХ-гофре. К стене гофра с кабелем крепится с помощью скреп из металлической полосы через каждые 500 мм. Скрепы, в свою очередь, крепятся к стене дюбель-гвоздями 8х60 мм. (см. рис. 2.5); • запрещено крепить ВОК к трубам газовой вентиляции и дымоудаления; • запрещено нарушать герметичность кровли и теплоохранный контур здания без согласования с обслуживающей организацией; • ВОК не должен касаться других кабелей связи, конструкций крыши и ограждений. Если этого избежать не удается, в местах соприкосновения кабель защищается металлическим рукавом; • ВОК прокладывается таким образом, чтобы не перекрывать проход по технологическим помещениям и не препятствовать открытию/закрытию слуховых окон и дверей; • места прокладки ВОК с дома на дом необходимо выбирать с учетом максимального удаления от окон административных и жилых помещений; • при прокладке кабеля должна быть исключена любая возможность попадания атмосферных осадков в здание и его технологические помещения. Рисунок - 2.4. Крепление ВОК к парапету 2 анкер-болтами. Рисунок 2.5 - Ввод кабеля в здание Лекция 3. Оборудование линейно-кабельных сооружений сетей доступа FTTB 3.1. Оптические волокна для сетей доступа В настоящее время для построения сетей доступа по технологиям FTTх в основном используются два типа оптических волокон (ОВ): стандартное ступенчатое одномодовое ОВ, соответствующее рекомендациям МСЭ-Т G.652 и устойчивое к изгибам ОВ, соответствующее рекомендациям G.657. Стандартные одномодовые оптические рек. МСЭ-Т G.652 получили наиболее широкое распространение для различных приложений на сетях связи всего мира. Типовые значения основных параметров передачи приведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 – Основные характеристики ОВ G.652 Длина волны , нм 1310 1550 Коэффициент затухания , дБ/км менее 0,36 менее 0,22 Коэффициент хроматической дисперсии D, пс/(нм.км) не более 3,5 не более 18 Диаметр поля моды, мкм 9,20,4 10,40,8 мкм Длина волны нулевой дисперсии, 0, нм 1302…1322 Наклон в точке нулевой дисперсии, S0, пс/(нм.км2) 0,092 На сегодняшний день существует четыре расширения рекомендаций МСЭ-Т G.652, отличающиеся требованиям к ряду характеристик: G.652.A. Характеристики оптического волокна, необходимые для передачи потоков уровня до STM-16 в соответствии с G.957 и G.691, а также 10 Гбит/c на расстояние до 40 км (Ethernet) и STM-256 в некоторых приложениях G.693. Коэффициент ПМД: PMDQ < 0.5 пс/км (M=20, Q = 0.01 %) . G.652.B. Характеристики оптического волокна, необходимые для передачи потоков уровня до STM-64 в соответствии с G.691 и G.692, STM-256 в некоторых приложениях G.693 и G.959.1. В зависимости от области применения может потребоваться управление хроматической дисперсией. Обладают пониженным значением коэффициента ПМД: PMDQ < 0.2 пс/км (M=20, Q = 0.01 %) . G.652.C. Характеристики, аналогичные G.652.A, но дополнительно позволяющие передачу в расширенном диапазоне от 1360 нм до 1530 нм (с пониженным пиком затухания на гидроксильных группах). Коэффициент ПМД: PMDQ < 0.5 пс/км (M=20, Q = 0.01 %) . G.652.D. Характеристики, аналогичные G.652.B, но дополнительно позволяющие передачу в расширенном диапазоне от 1360 нм до 1530 нм (с пониженным пиком затухания на гидроксильных группах). Обладают пониженным значением коэффициента ПМД: PMDQ < 0.2 пс/км (M=20, Q = 0.01 %) . В настоящее время ведущие мировые производители поставляют оптические волокна, соответствующие рек. МСЭ-Т G.652.D. Подобные волокна с низким уровнем поляризационной модовой дисперсии и широким рабочим диапазоном используются как на магистральных ВОЛП с высокоскоростными системами передачи и аппаратурой спектрального уплотнения, так на городских сетях и оптических сетях доступа. В настоящее время при строительстве новых ВОЛП используется ОВ G.652.D, обладающее низким уровнем поляризационной модовой дисперсии и без гидроксильного пика. На сетях доступа FTTB и FTTH такие волокна получили применение на магистральном участке. Спектральная зависимость коэффициента затухания приведена на рис. 3.1. Рисунок 3.1 - Спектральная зависимость коэффициента затухания Особенности прокладки и строительства волоконно-оптических сетей на абонентском участке FTTH, связанные c наличием значительного количества изгибов оптического кабеля малого радиуса при переходе через угловые препятствия, использованием малогабаритных оконечных устройств привели к необходимости разработки одномодовых оптических волокон с пониженным уровнем затухания на изгибах. Характеристики оптических волокон подобного типа описаны в рекомендации МСЭ-Т G.657. Первая редакция рекомендаций была утверждена в 2006 году. Оптические волокна, удовлетворяющие требованиям рек. G.657, делятся на две категории: A (1, 2) и B (2, 3), которые отличаются минимально допустимым радиусом изгиба и требованиями по совместимости со стандартными одномодовыми волокнами. Оптические волокна рек. G.657.А1,2 должны быть совместимы со стандартными оптическими волокнам рек. G.652: - нормы на коэффициент затухания, коэффициент хроматической дисперсии и поляризационной модовой дисперсии соответствуют требования рек. G.652.D; - конструкция волокна G.657.А должна обеспечивать совместимость со стандартными одномодовыми волокнами при сращивании. Нормы потерь на макроизгибах значительно ужесточены, так как этот параметр для ОВ рек. G.657 является определяющим. Для ОВ G.657.A1 и G.657.A2, минимально-допустимый радиус изгиба составляет 10 и 7.5 мм, соответственно. Кроме того, ужесточены допуски на величину диаметра модового поля, эксцентриситет и неконцентричность оболочки. Более жесткие требования относительно потерь на изгибах предъявляются к оптическим волокнам G.657.B2, В3. Для ОВ G.657.В1 и G.657.В2, минимально-допустимый радиус изгиба составляет 7.5 и 5 мм, соответственно. При этом никаких требований по затуханию и дисперсии к подобным волокнам не предъявляются. Основные характеристики волокон приведены в табл. 3.2-3.3 Таблица 3.2. Требования к характеристикам волокон рек. G.657.А Характеристика G.657.A1 G.657.А2 Диаметр модового пятна, мкм 8,6–9,5±0,4 Диаметр оболочки, мкм 125,0±0,7 Длина волны отсечки кабеля, нм < 1260 Потери на макроизгибе, дБ: радиус, мм количество витков макс. при 1550 нм макс. при 1625 нм 15 10 0,25 1,0 10 1 0,75 1,5 15 10 0,03 0,1 10 1 0,1 0,2 7,5 1 0,5 1,0 Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, 1285-1330 нм 1525-1575 нм 3,5 18 Коэффициент PMD, пс/ км 0,20 Таблица 3.3. Требования к характеристикам волокон рек. G.657.B Характеристика G.657.B2 G.657.B3 Диаметр модового пятна, мкм 6,3–9,5±0,4 Диаметр оболочки, мкм 125,0±0,7 Длина волны отсечки кабеля, нм < 1260 Потери на макроизгибе, дБ: радиус, мм количество витков макс. при 1550 нм макс. при 1625 нм 15 10 0,03 0,1 10 1 0,1 0,2 7,5 1 0,5 1,0 10 1 0,03 0,1 7,5 1 0,08 0,25 5 1 0,15 0,45 На сетях FTTH волокна типа G.657.А используются в оптических кабелях для распределительного и абонентского участка, а также в патч-кордах и пиг-тейлах. Волокна G.657.В, как правило, используются при производстве патч-кордов. 3.4. Оптические кабели, используемые для построения FTTB 3.4.1. Общие положения Выбор типа и конструкции ОК определяется методом и условиями прокладки. В городских условиях прокладка магистрального ОК может производиться в кабельной канализации и производиться подвеска на опорах городской сети освещения или между зданиями по крышам. В отдельных случаях в коттеджных поселках может применяться прокладка в грунт. Количество волокон в кабеле определяется проектом. 3.4.2. Оптический кабель для прокладки в кабельной канализации Основные требования к подобному кабелю: небольшие габариты и масса для эффективной протяжки по каналам, достаточная механическая прочность, стойкость к грызунам, надёжность в эксплуатации и хорошая влагозащищённость. Для прокладки в кабельной канализации по технико-экономическим соображениям и учитывая, что в телефонной кабельной канализации, а также в коллекторах, тоннелях, на мостах и эстакадах ОК могут повреждаться грызунами рекомендуется прокладывать кабели с бронепокровом из стальной гофрированной ленты. Подобная броня, как правило, представляет собой стальную ленту на которую с обеих сторон электролитическим путем нанесено полимерной покрытие. В процессе нанесения наружной оболочки полимерное покрытие стальной ленты расплавляется и образует надежную приварку стальной ленты к защитной оболочке, что обеспечивает защиту от грызунов, механических воздействий, а также от поперечной диффузии влаги. Кабели выпускаются с одной наружной полиэтиленовой оболочкой или с двумя (внутренней и наружной). В отдельных случаях может применяться ОК, бронированный круглыми стальными проволоками. Пример конструкции ОК с броней из гофр-ленты и с двумя оболочками приведен на рисунке 1. Оптические модули с оптическим волокном, заполненные гидрофобом 2. Центральный силовой элемент  — диэлектрический стеклопластиковый пруток или стальной трос в ПЭ оболочке 3. Гидрофобный гель  4. Поясная изоляция — лавсановая лента, наложенная поверх скрутки. 5. Кордели — сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции. 6. Внутренняя оболочка — 7. Броня — стальная гофрированная лента с водоблокирующей лентой под ней. 8. Наружная оболочка  Рисунок 3.2 - ОК с броней из гофр-ленты и с двумя оболочками Пример ОК для прокладки в кабельной канализации, применяемый в Самарском филиале ОАО “Ростелеком”. ОКСТМ - оптический кабель, городской многомодульный с центральным силовым элементом из стеклопластика или металлического элемента. Имеет броню из стальной гофрированной ленты и полиэтиленовую защитную оболочку. Прокладывают кабель ОКСТМ в кабельной канализации, в тоннелях, шахтах, трубах, коллекторах. Кабель эксплуатируется при температуре от минус 40 до плюс 60 °С. На рисунке 3.3 представлена конструкция ВОК ОКСТМ. Технические характеристики кабеля: • наружный диаметр в зависимости от конструкции —11,3-12,1 мм; • номинальный вес в зависимости от конструкции — 133-149 кг/км; • допустимое растягивающее усилие, не менее —2,7 кН; • допустимое раздавливающее усилие, не менее — 400 н/см; • коэффициент затухания, при длине волны 1550 нм — 0,21дБ/км; • количество волокон в модуле — 4-16; • общее количество волокон от 4 до 144; электрическое сопротивление наружной оболочки (броня–земля) не менее 2000 МОм/км. Рисунок 3.3 - Конструкция ОКСТМ Условия эксплуатации и монтажа кабеля ОКСТМ: • температурный диапазон эксплуатации кабеля ОКСТМ — от минус 400С до плюс 700С; • кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 100С; • допустимый радиус изгиба при монтаже не менее 20 номинальных диаметров кабеля при эксплуатации и не менее 250 мм при прокладке и монтаже; • срок службы кабелей, не менее — 25 лет; • кабели стойки к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения и к повреждению грызунами. Кабель ОКСНМ может быть изготовлен с негорючими и безгалогенными шланговыми оболочками с низким газодымовыделением для прокладки в метро и многолюдных помещениях. 3.4.3. Подвесной оптический кабель При строительстве сети FTTB подвесной метод монтажа ОК нашел широкое применение В городских условиях кабель подвешивается на опорах сети городского освещения, а также используется при переходе между зданиями (воздушно-кабельный переход ВКП). Достоинства данного метода заключается в относительной простоте реализации, а также это наиболее эффективны способ прокладки, когда доступ к кабельной канализации затруднен или недоступен. К источникам проблем при использовании этого метода можно отнести подверженность внешним воздействиям: вандализм, воздействие природные сил, зависимость надежности от состояния опор. Для подвески на опорах горсетей и ВКП может использоваться ОК различных конструкций: - самонесущий ОК с арамидными нитями; - ОК с выносным силовым элементом (так называемая “восьмерка”); - кабель плоской конструкции. Самонесущий ОК (ОКСН) с силовыми элементами в виде арамидных нитей (кевлар, тварон и др.) можно считать самым надежным, но и самым дорогим вариантом. Конструкция подобного кабеля приведена на рисунке. В зависимости от условий подвески (длины пролета) может быть выбран ОК с различным значением допустимой растягивающей нагрузки. ОК подобной конструкции могут использоваться при длинах пролетов более 200 – 250 м. Пример конструкции ОКСН приведен на рис. 3.4. ОК с выносным силовым элементом в виде стеклопластикового прутка или стального троса обладает меньшей стоимостью, однако имеет ограничение на допустимую длину пролета. Допустимое растягивающее усилие определяется типом и диаметром силового элемента (типовые значения 3-5 кН). Сердечник кабеля может быть как модульным, так и в одно-модульном исполнении (монотруба). Примеры конструкции приведены на рис. 3.5. В одномодульной конструкции все ОВ уложены в относительно толстостенную трубку. Как правило, в таких кабелях размер несущего троса совпадает по размеру или близок к оптическому модулю, поэтому сечение имеет вид симметричной восьмерки. Это удобно при работе с кабелем, в частности при его намотке на транспортные катушки. В мономодульных подвесных кабелях количество волокон доходит до 48, прочность на разрыв – до 12 кН. В качестве вынесенного силового элемента может использоваться стальной трос, стеклопластиковый пруток или стальная проволока (отводной кабель, «drop cable»). Мономодульные кабели меньше в поперечных размерах по сравнению с традиционными многомодульными конструкциями и соответственно менее подвержены гололедно-ветровым нагрузкам. Одномодульный ОК современной конструкции может содержать до 48 волокон при толщине троса в оболочке 5,5 мм и модуля в оболочке 5,5 мм. При количестве ОВ в ОК более 16, волокна группируются в пучки и обматываются скрепляющими цветными нитями. При монтаже кабеля его можно скрутить между точками крепления в спираль с шагом 2 м и более. Скрутка подавляет явление галопирования при сильном ветре. Как правило, стоимость одномодульного ОК ниже стоимости аналогичного по параметрам многомодульного, если кабели обоих типов изготовлены из качественных компонентов. 1. Оптические модули с оптическим волокном, заполненные гидрофобом 2. Центральный силовой элемент   3. Кордели 4. Поясная изоляция — лавсановая лента, наложенная поверх скрутки. 5. Гидрофобный гель  — сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции. 6. Внутренняя оболочка  7. Арамидные нити 8. Наружная оболочка  Рисунок 3.4 - Самонесущий ОК с арамидными нитями а) б) Рисунок 3.5 - Подвесной ОК с выносным силовым элементом (“8-ка”) а) модульная конструкция; б) одно-модульная конструкция Для подвески также может применяться ОК плоской конструкции. В таком кабеле используется один оптический модуль и два периферийных силовых элемента в виде стеклопластиковых прутков. Достоинством данной конструкции является: малые масса и габариты, низкая стоимость. Пример конструкции приведен на рис. 3.6. 1 – оптические волокна 2 – гидрофобное заполнение 3 – полимерная трубка 4 – стеклопластиковые силовые элементы 5 - полиэтиленовая оболочка Рисунок 3.6 - Оптический кабель плоской конструкции Параметры подобного кабеля приведены в таблице 3.4 Таблица 3.4. Параметры ОК плоской конструкции Параметр ИК/Д2–Т... Количество оптических волокон в кабеле До 12 Количество элементов повива сердечника 1 Номинальный наружный диаметр кабеля/габариты от, мм 3.2/7.3 Масса кабеля, кг/км, от 30 Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН 1,0 – 3,0 Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см 0,3 Допустимое ударное воздействие, не менее, Дж 5 Минимальный радиус изгиба 20 ø кабеля Рабочий диапазон температур, °C от –60°С до +70°С Температура прокладки и монтажа, не менее, °C –10°С Пример ОК для прокладки по опорам и воздушно-кабельным переходам, применяемый в Самарском филиале ОАО “Ростелеком”. ОКСНМ – оптический подвесной самонесущий магистральный внутризоновый и диэлектрический  кабель, многомодульный с центральным силовым элементом – стеклопластиковым стержнем, вокруг которого скручены модули, содержащие до 12 оптических волокон (ОВ), а так же кордели, с оболочкой из полиэтилена, ПСЭ – повивом из арамидных нитей, с защитным шлангом из полиэтилена. На рис. 3.7 представлена конструкция ОКСНМ. Рисунок 3.7 - Конструкция ВОК ОКСНМ Технические характеристики кабеля: • наружный диаметр кабеля (в зависимости от конструкции) – 11.5-23.0 мм; • номинальный вес (в зависимости от конструкции)  – 108 – 414 кг/км; • допустимое растягивающее усилие – от 3,5 до  35,0 кН; • минимальный радиус изгиба кабеля – 230-460 (мм); • допустимое раздавливающее усилие, не менее – 0,5 кН/см; • коэффициент затухания, на длине волны 1550 нм –  0,21 дБ/км; • количество волокон в модуле - до 16;  Условия эксплуатации и монтажа кабеля ОКСНМ: • температурный диапазон эксплуатации кабеля ОКСНМ— от минус 60°С до плюс 70°С; • кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 10°С и не выше плюс 50°С; • срок службы кабелей, не менее — 25 лет. 3.5. Оконечные устройства ЛКС FTTB Оконечное кабельное оборудование (оптический кросс) используется для концевой заделки оптических кабелей и обеспечения подключения к оптическому тракту аппаратуры систем передачи, а также измерительно-контрольного оборудования. Концевая заделка в основном выполняется путем сращивания ОВ линейного ОК с ОВ пигтейла - соединительного шнура, оконцованного с одной стороны оптическим коннектором. Подключение к аппаратуре ВОСП осуществляется оптическим патч-кордом (соединительный шнур, оконцованный с двух сторон оптическими коннекторами) через соединительные розетки – адаптеры. Оконечное кабельное оборудование должно обеспечивать ряд функциональных требований: - концевую заделку ОК, не вызывающую снижения его характеристик передачи и надежности; - крепление силовых элементов ОК; - укладку запасов длин ОВ и пигтейлов с радиусом изгиба не менее 30мм; - фиксацию защитных гильз соединений ОВ; - возможность выполнения монтажа и перемонтажа оборудования при доступе к нему только с одной (фронтальной) стороны; - механическую защиту и идентификацию оптических соединителей и подключаемых к ним оптических шнуров; - выполнение внутренних коммутаций подключаемых к оконечному оборудованию ОК. В узлах доступа сети FTTB применяются 19-дюймовые оптические кроссы стоечного исполнения. Подобные кроссы как правило изготавливается из стали с антикоррозийным покрытием и рассчитаны на различное число розеточных портов (обычно от 16 до 96). К стойке изделие крепится через кронштейны. На рис. 3.8 приведены различные конструкции стоечных кроссов. а) б) в) г) Рисунок 3.8 - Стоечное оконечное кросоовое оборудование а) с панелями на 16 ОР; б) с панелями на 48 ОР; в) с выдвижной полкой; г) с поворотной полкой На рис. 3.9 приведена конструкция типового стоечного оптического кросса. Основные элементы, изображенные на рисунке: 1- кронштейны для крепления в 19 дюймовой стойке; 2- корпус; 3- съемная панель для установки оптических розетокж; 4- сплайс-пластина для крепления мест сварки оптических волокон, защищенных гильзами КДЗС; 5 - порт для ввода оптического кабеля; 6- крепления силовых элементов оптического кабеля; 7 - крепления оптического кабеля стяжками; 8 - пигтейлы с маркировкой; 9 - крышка сплайс пластины; 10 - держатели для фиксации запасов оптических модулей и пигтейлов. Рисунок 3.9 - Конструкция типового стоечного оптического кросса Сварные соединения волокон, армированные гильзами КДЗС, укладываются в кассеты (сплайс-пластины). Данные кассеты позволяют использовать гильзы длиной 60 или 40 мм. Сплайс-пластина бывает различной емкости (например, 8, 16, 24), Поэтому емкость кросса зависит от числа монтируемых сплайс-модулей. В специальные гнезда устанавливаются соединительные розетки или адаптеры типа FC, SС и др. типов. Оптический кросс домового узла доступа обычно комплектуется под разъем типа SC/PC (пластиковый корпус с фиксацией защелкой). Рисунок 3.10 – Коннектор и адаптер типа SC/PC 3.6. Оптические муфты Монтаж оптических муфт выполняется в случае соединения двух и более (в случае необходимости отвода части волокон из магистрального кабеля) строительных длин оптического кабеля. Основным назначением оптических муфт является: - укладка сварных соединений или механических соединителей ОВ на специальных кассетах и защита их от механических повреждений; - размещения технологического запаса оптических волокон в кассете с соблюдением технологических ограничений по допустимому радиусу изгиба; - восстановление целостности силовых и защитных покровов кабелей; - предохранение ОК и сростков ОВ от воздействия влаги путем обеспечения герметизации места сращивания. В зависимости от количества и расположения кабельных вводов конструкция муфты может быть 3-х видов (см. рис. 3.11): - прямая муфта, у которой вводы находятся с разных сторон корпуса; - тупиковая, у которой вводы находятся с одной стороны; - универсальная, которая может быть смонтирована в качестве тупиковой или проходной муфты при соответствующем расположении заглушек. а) б) в) Рисунок 3.11 – Оптические муфты: а) прямая, б) тупиковая, в) универсальная Муфты могут быть как проходными – для сращивания двух строительных длин кабеля одинаковой емкости, так и разветвительными – для сращивания одного многоволоконого ОК и двух или более ОК меньшей емкости. Для обеспечения надежного соединения оболочек ОК оптическая муфта должна обеспечивать определенную стойкость к воздействию растягивающего усилия - допустимое растягивающее усилие, прикладываемое в точке ввода ОК в муфту, при котором не нарушаются параметры передачи ОВ и герметизация кабельных вводов. Для типовых оптических муфт этот параметр составляет до 50-80 % от максимально допустимого растягивающего усилия монтируемого ОК. Выбор конструкции любой муфты зависит от условий их применения и способов прокладки ОК. Основные элементы муфты (см. рис. 3.12): - защитный корпус; - детали для закрепления ОК; - кассеты для хранения и защиты сростков и запаса ОВ; - узлы для обеспечения электрической непрерывности и механической прочности силовых элементов конструкции ОК; - детали и материалы для герметизации; - узлы для заземления в случае монтажа кабеля с металлическими элементами. Рисунок 3.12 – Конструкция типовой оптической муфты 1- колпак; 2 – оголовник; 3 – порт; 4 – узел кабельного ввода; 5 – кассета; 6 – элементы герметизации Конструкция муфты должна обеспечивать: - простоту и надежность монтажа ОК (заделка бронепокровов и силовых элементов); - минимально допустимые радиусы изгиба ОВ (не менее 30 мм) и надежное закрепление мест соединения и выкладку запаса ОВ в кассетах; - возможность ввода дополнительного ОК в действующую муфту; - возможность ввода кабеля транзитом, а также через ответвительные и разветвительные соединения; - механическую прочность оболочек и элементов; - - герметичность в условиях воздействия факторов окружающей среды; - сохранения всех параметров надежности на весь период эксплуатации; - ремонтопригодность. Одной из основных частей муфты является кассета для выкладки запаса ОВ и защиты сростков. Кассета должна обеспечить: - функцию хранения и защиты сростков ОВ; - радиус изгиба ОВ не менее 30 мм; - идентификацию и доступ к любому ОВ; - хранение запаса ОВ, необходимого для сращивания ОВ при монтаже и ремонте. Конструкция типовой кассеты приведена на рис. 3.13. Рисунок 3.13 - Конструкция типовой кассеты 1 – ложементы для размещения КДЗС; 2 – ввод ОМ или трубок адаптеров; 3 – отверстия для фиксации ОМ или адаптеров; 4 – пространство для выкладки запаса ОВ; 5 – отверстия для крепления кассеты в муфте; 7 – фиксаторы крышки кассеты Рисунок 3.14 – Смонтированная кассета 1 – гильзы КДЗС в ложементах; 2 – фиксация оптических модулей стяжками; 3 – запас ОВ Герметизация муфты может осуществляться “холодным” или “горячим” способом. При “холодном” способе монтажа герметизация осуществляется за счет специальных мастик, герметизирующих лент и шнуров или прокладок. Фиксация составляющих корпуса муфты может осуществляться болтовых соединений, хомутов или защелок. Достоинствами “холодного” метода монтажа является относительная простота монтажа и демонтажа муфты. “Горячий” способ восстановления оболочек ОК предусматривает применение огня или горячего воздуха. При этом способе наружные части муфты соединяются: нагревом полиэтиленовых или термоусаживаемых лент или нагревом манжет или термоусаживаемых трубок (ТУТ). Лекция 4. Строительство внутридомовой распределительной сети 4.1. Элементы внутридомовой распределительной сети FTTB Внутридомовая распределительная сеть служит для обеспечения связи квартиры абонента и домовым коммутатором, т.е. порты коммутатора выносятся на расстояние Для внутридомовой распределительной сети на сети СФ ОАО «Ростелеком» используются кабели FTP cat. 5E 25x2 или 10x2 – в зависимости от количества квартир в жилом подъезде. Рисунок 4.1. Конструкция медножильного кабеля 5 cat. 25 пар Многопарный кабель витая пара - представляет собой кабель, в котором свито более четырёх пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Многопарные кабели на основе витой пары используются в магистральных участках структурированной кабельной сети (СКС), соединяющие кроссовые узлы между собой. Так же многопарные кабели активно используются в решениях домашнего интернета для разводки по подъездам совместно со кроссами для перехода на 2-х или 4-х парный кабель, который подводится в квартиры. Экранированный кабель используют для защиты от электромагнитных наводок. Все компоненты экранированной линии (кабель, патч панели, вилки, розетки, патч-корды, соединительные модули) обязательно должны быть экранированными и должны быть заземлены для исключения возможности появления электромагнитных наводок или паразитных токов. Технические характеристики кабеля: • категория 5е; • полоса пропускания, 100 МГц; • количество пар 25; • диаметр внешней оболочки, 14 мм; • тип проводника Solid (одножильный); • диаметр проводника(AWG), 24 мм; • материал внешней оболочки PVC (полихлорвинилхлорид); • материал изоляции проводников HDPE (полиэтилен низкого давления); • тип экрана FTP - ламинированная алюминиевая фольга вокруг 4х пар; Условия эксплуатации и монтажа кабеля: • для внутренней прокладки; • рабочий диапазон температур, °С От - 20 до +75; • уровень пожаробезопасности CM (кабель общего применения); • скорость распространения сигнала (NVP) 0,66 • cоответствие стандартам TIA/EIA 568-B.2 cat. 5e Многопарный кабель FTP cat. 5E 25x2 или 10x2 с одной стороны расшивается на патч-панель внутри антивандального подвесного коммуникационного шкафа (см. рис. 4.2.). Рисунок 4.2 - Патч-панель 24 порта 19'' 5 CAT Характеристики такой патч-панели: • Тип устройства — патч панель • Установка — 19-дюймовая • Высота в юнитах — 1U • Количество и тип портов — 24хRJ45 8p8c • Тип задних контактов — KRONE IDC • Толщина врезаемой жилы — 26-24 AWG (0,4-0,5мм) • Категория — 5е • Экранирование — нет. С другой стороны кабель FTP cat. 5E, оконечивается кросс-боксом (ШАН-А), размещаемый на этажной площадке (см. рис. 4.3). Рисунок 4.3 - Кросс-бокс (ШАН-А) 4.2. Принципы построения внутридомовой распределительной сети Внутридомовая распределительная сеть служит для обеспечения связи квартиры абонента и домовым коммутатором, т.е. порты коммутатора выносятся на расстояние. Это экономически целесообразно, т.к. средней, приемлемой с точки зрения окупаемости цифрой, считается что она равна 30% подключившихся квартир от общего количества квартир в доме (крыле, корпусе и т.п.). Внутридомовая распределительная сеть позволяет использовать 1 коммутатор на целый дом и уменьшить трудозатраты инсталляторов при подключения абонента к сети передачи данных. Таким образом, на 80-100 квартирный жилой дом, полагается 1 коммутатор. Исходя из наиболее типичной для г. Самара, примем, что на 1 лестничной площадке располагаются 4 квартиры и этажность жилого дома в 5 этажей. Из этого видно, что в типичном жилом доме на 80-100 квартир 4 или 5 подъездов. Как правило, чтобы вписаться в установленные технологией Ethernet ограничения в 100 метров между портом коммутатора и портом абонентского устройства (роутер, свитч, Ethernet-порт компьютера, ноутбука), УД располагают в среднем подъезде дома. До других подъездов прокладывают кабель, оконеченый кросс-боксом ШАН-А. Это можно наглядно увидеть на рис. 4.4. Рисунок 4.4 - Схема организации слаботочных каналов Данная схема взята из рабочего проекта, реализованного в г. Самара на коммерческой сети передачи данных СФ ОАО «Ростелеком». Для примера рассмотрен 8-ми подъездный жилой дом. 4.4. Домовой узел доступа FTTB 4.4.1. Конструкция и размещение узла доступа Размещение УД в подъездах жилых домов производится в антивандальных телекоммуникационных подвесных шкафах. В шкаф заводится ВОК, электропитающий кабель для активного оборудования, медножильные кабели внутридомовой распределительной сети. Антивандальный шкаф подвешивается, как правило, на высоту 2200 мм от уровня межэтажной площадки или от уровня пола на техническом этаже. Рисунок 4.5 - Внешний вид подъездного телекоммуникационного шкафа Настенный шкаф 19" предназначен для размещения активного и пассивного телекоммуникационного оборудования. Шкаф 19" имеет цельнометаллическую сварную конструкцию, он удобен для быстрой установки и монтажа оборудования, так как не требует сборки. Дверь фиксируется точечным замком. Общие требования к конструкции: 1) Высота 12U. 2) Вандалозащищенный металлический цельносварной или сборной конструкции с возможностью разбора только изнутри, корпус, из листового металла толщиной не менее 1,5 мм. 3) Замок трёхточечной или более фиксации с ключом общим для всех шкафов. Ключи нескольких групп – один ключ открывает и закрывает замки нескольких шкафов (одной группы). 4) Дверь шкафа со скрытыми петлями и отсутствием доступа к элементам шарниров снаружи и невозможностью вынуть дверь из петель путем «отжима»; 5) Открывание двери на угол не менее 110 градусов; 6) В нижней и верхней стенках шкафа должны быть выполнены по 4 отверстия диаметром 50 мм для подвода телекоммуникационных и питающих кабелей.. Закрыть отверстия резиновыми либо съемными металлическими заглушками. 7) Наличия усиливающих конструктивных элементов («усиливающие площадки») в местах крепления ТШ к плоской поверхности. 8) Доступ к оборудованию с фронтальной стороны; 9) Внутренние размеры: 19”. Конструктив 19” должен быть закреплен стационарно на расстоянии 50 мм от передней стенки шкафа. 10) Телекоммуникационный шкаф должен иметь сертификат соответствия. 4.4.2. Оборудование домового узла доступа В типовой состав оборудования УД входят: 1) ВРУ – вводно-распределительное устройство. В состав ВРУ входит: вводная монтажная панель, высота 3U, счетчик электроэнергии, вводной автомат на 10А, блок из 5 розеток на 220В; 2) ИБП – источник бесперебойного питания; 3) КРС - коммутационно-распределительное стоечное устройство; 4) Управляемый коммутатор – домовой коммутатор, подключенный к сети передачи данных по технологии FTTB; 5) Патч-панель. При строительстве УД важно соблюдать порядок и месторасположение оборудование в шкафу FTTB. Расположение оборудования в шкафу представлено на рис 4.6. Рисунок 4.6 - Фасад антивандального шкафа. Порядок размещения оборудования УД. 4.4.4. Электропитание и заземление узла доступа Схема электропитания и заземление УД в подъезде согласовывается с энергетической службой УК, ТСЖ и т.п. Подключение УД осуществляется совместно с электриком со стороны УК, ТСЖ. Схема электропитания и заземления представлена на рис. 4.7. Подключение ВРУ УД к домовому ВРУ осуществляется путем прокладки электрического кабеля ВВГнГ 3х1.5 мм. кв., защищенного металлическим рукавом диаметром 20 мм. Металлический рукав должен крепиться к стенам при помощи крепежа, например скоб из металлической ленты, на расстоянии от 500 мм до 1000 мм. между крепежами. После электрического счетчика, который снимает все вопросы со стороны представителей УК, ТСЖ, инициативных жильцов о количестве потребляемой электроэнергии оборудованием УД, кабелем ВВГнГ 2х1.5 мм. кв. подключается вводной автомат на 10А, который обеспечит защиту домовой электросети в случае короткого замыкания на подключенных к нему от 3-х до 5 розетках. Защитное заземление корпусов антивандальных подвесных шкафов, в которых размещается оборудование УД, выполняется с использованием третьей жилы кабеля ВВГнГ 3х1.5 мм. кв. желто-зеленого цвета путем соединения точки заземления шкафа с шиной заземления домового ВРУ. В случае производства строительных работ подрядной организацией, со стороны оператора связи назначаются ответственные люди за проведение технического контроля и надзора. Это делается для своевременного контроля за ходом производства работ, в случае обнаружения ошибок при строительстве и монтаже оборудования, работники технического надзора обязаны довести эти ошибки до старших бригад (бригадиров, мастеров) для их устранения. Подрядчикам не допускается самостоятельное изменение схемы подключения УД к электросети дома, т.к. в случае неправильного подключения (питание домофона, освещение площадок подъезда, щиты освещения) УД, при пропуске этого факта техническим надзором при строительстве и сдаче этого УД в коммерческую эксплуатацию, вся ответственность за УД переходит к оператору связи, т.е. к СФ ОАО «Ростелеком». Рисунок 4.7 - Схема электропитания и заземления УД Неправильно организованная схема электропитания обязательно приводит к простоям связи, недовольству абонентов, лишнюю нагрузку на службу технической поддержки оператора связи, возникновению конфликтных ситуаций, как с жильцами дома, так и с работниками ТСЖ, УК. В случае аварий в электросети дома по вине оператора связи возмещение морального и материального вреда, а также возможные судебные издержки будут производиться за счет средств оператора, что негативно скажется как на финансовых показателях, так и на имидже компании. Например – выгорание бытовой техники в ряде квартир, чаще всего, располагающихся по одному стояку. Данная авария происходит из-за потери контакта на нулевом проводе, результатом которого является 2 фазы в розетке. По подобному факту на место аварии вызывают либо домового электрика, либо аварийную бригаду из городских электрических сетей. Путем осмотра электропроводки и схемы подключения, находится причина аварии. В случае неправильной схемы подключения оператора связи к домовой электросети, либо неквалифицированных действий со стороны работников (представителей) оператора связи, на месте составляется акт причин аварии, копия которого, совместно с заявлениями от жильцов дома о возмещении материального ущерба, направляется в адрес оператора связи. Учитывая стоимость бытовой техники и наличия сроков окупаемости вложений в строительство коммерческой сети, экономическая составляющая этого проекта моментально теряет свою привлекательность. 4.5. Принципы размещения узлов доступа и кросс-боксов. В целях защиты от «любопытных» и вандалов телекоммуникационные шкафы размещаются в подъездах жилых домов на расстоянии 2 м. 20 см. и выше, на чердаках (см. рис. 4.8.) или на технических этажах, куда доступ людям ограничен. Рисунок 4.8 – УД, расположенный в утепленном чердачном помещении При размещении телекоммуникационного шкафа УД в обязательном порядке учитывается его будущее месторасположение с целью: 1) избежать создания помехи жильцам дома и обслуживающему технологическое оборудование персоналу, как при их перемещении, так и при проносе крупногабаритных предметов; 2) избежать повреждения оборудования УД в результате возможной протечки воды или вследствие большой влажности; 3) избежать повреждения оборудования УД в результате возможного перегрева – размещение шкафа в зоне попадания прямого солнечного света, в помещении с повышенной температурой и отсутствием открытого доступа воздуха из соседних помещений; 4) избежать повреждения оборудования УД в результате установки шкафа в неотапливаемом помещении с возможной отрицательной температурой в зимний период; 5) общая длина от порта коммутатора УД до порта коммутатора на стороне абонента или ПК абонента, согласно технологии, не может превышать 100 м. Именно поэтому расположение УД в пятиподъездном доме предусмотрено в середине дома, в подъезде №3 (см. рис. 4.4.); 6) многопарный кабель, как правило, соединяющий кросс-бокс и УД, прокладывается в основном, по чердачному помещению дома или по техническому этажу. В исключительных случаях, в основном при разноэтажности дома, либо при переходе кабеля в соседний малоквартирный дом, допускаются участки прокладки кабеля по фасаду здания, крыше (ВКП); 7) кросс-бокс (см. рис. 4.3) также удобен для ускорения инсталяционных работ – работнику, выполняющему работы по подключению абонента в наряде на подключение прописывается номер порта на кросс-боксе. При этом порт под абонента на коммутаторе соединен с соответствующим в наряде гнездом на кросс-боксе и настроен под этого абонента; 8) при выборе места размещения УД и кросс-бокса учитывается в обязательной мере удобство и возможность в будущем прокладки кабеля UTP от абонента до УД или кросс-бокса. Эта возможность подразумевает: ◦ отсутствия помех для открывания дверей квартир, дверей электрощитового шкафа и слаботочного шкафа, расположенного в подъезде; ◦ отсутствие участков монтажа, исключающих провисание кабеля в случае невозможности крепления; ◦ отсутствие участков прохождения абонентского кабеля в зоне окон. Для межэтажной протяжки абонентского UTP кабеля, в основном, бурятся межэтажные перекрытия, от УД или кросс-боксов (зависит от месторасположения) монтируются пластиковые трубостойки из ПВХ, в основном, диаметром 50 мм. Другой вариант – использование кабель-канала, как правило 100 мм в ширину на 40 мм в высоту. Подобный вариант изображен на рисунке 4.9. Несмотря на удорожание строительства новой сети за счет установки межэтажных трубостоек или монтажа кабель-канала, делать это нужно, т.к. в основном, жилой фонд городов и поселков, был запроектирован и построен во времена Советского Союза, когда не существовало такого понятия как локальная компьютерная сеть с сегодняшним количеством проводов внутри слаботочных каналов. Данные слаботочные каналы проектировались под протяжку плоского провода для телефонии, групповых проводов (соединение распределительных коробок на площадку) радио и телевидения, приходящего от телевизионной антенны, установленной на крыше дома. Не удивительно, что протянуть новый провод под установку в слаботочном канале зачастую задача не из легких. Кроме того, слаботочные шкафы находятся в карманах межэтажных площадок, которые закрываются от свободного доступа металлическими дверями. Соответственно, чтобы получить доступ к слаботочному шкафу, нужно чтобы кто-то из жильцов нужной площадки открыл дверь инсталятору. А теперь берем девяти этажный дом и наряд на установку Интернет жильцу со второго этажа (УД установлен на одном из верхних этажей), что является вполне стандартной ситуацией. И теперь вопрос: «Сколько времени будет нужно на протяжку кабеля по слаботочным каналам от УД до этажа абонента»? Ну и конечно же – на сколько будет доволен абонент сроками выполнения его заявки на подключение? Рисунок 4.9 - Использование трубостойки из ПВХ и использование кабель-канала для межэтажной прокладки абонентского UTP-кабеля. Нельзя не отметить, что вопрос строительных работ внутри жилого дома является одним из самых больных и сложных, т.к. тут сталкиваются интересы различных людей – кому-то Интернет и цифровое телевидение нужно, кому-то и без него хорошо, кто-то ратует за эстетику и чистоту подъезда, кто-то переживает (порой небезосновательно) выдержат ли многочисленные сверления плиты межэтажных перекрытий, т.к. нередко, в 1 подъезде установлены по 3-4, а то и больше, операторских трубостоек. В общем происходит сплетение множества объективных и субъективных факторов, заканчивающийся иногда коррекцией планов строителей либо затяжными переговорами с работниками УК, ТСЖ и старшими по домам и подъездам. Итак, абонентский провод между этажами проходит в трубостойке или в кабель-канале, далее, до входа в квартиру абонента провод прокладывается открытым способом (см. рис. 4.10), если иного не предусмотрено проектом. Рисунок 4.10 - Прокладка кабеля UTP открытым способом. Крепление абонентского кабеля UTP производится скобами для крепления кабеля (см. рис. 4.11), диаметром, соответствующим прокладываемого кабеля (от 3-х до 5 мм). Рисунок 4.11 - Скоба для крепления кабеля UTP Лекция 5. Ввод сегмента сети FTTB в эксплуатацию 5.1. Порядок включения домовых коммутаторов в сеть FTTB Вновь построенные коммутаторы объединяются в кольца. Делается это для обеспечения резервирования связи – при обрыве в 1 месте оптического волокна, которое является магистральным для коммутаторов в кольце, трафик пойдет по разным сторонам (см. рис. 5.1.). Таким образом, для абонентов авария будет незаметной. Рисунок 5.1. Кольцевая схема подъездных коммутаторов технологии FTTB. При новом строительстве проектируются кольца из коммутаторов, с числом, как правило, не превышающим 10 шт. в 1 кольце. Делается это с учетом возможного добавления в кольцо новых объектов. Максимально допустимое количество подъездных коммутаторов с числом абонентских портов – 24 шт. на сети СФ ОАО «Ростелеком» в одном кольце, на сегодняшний момент, 12 шт. Причем, важный момент - для избежания несоответствий протоколов передачи данных, разных механизмов реализации защитных сетевых механизмов, в одном кольце нужно устанавливать коммутаторы одной марки и одного производителя. Ограничение коммутаторов по их числу связано как с пропускной способностью магистрального канала – от коммутаторов кольца до агрегирующего коммутатора (сейчас этот канал равен 1 Гбит/сек), так и с количеством обрабатываемых mac-адресов MAC-адрес (media access control или hardware address) - это уникальный идентификатор, имеющийся у каждого сетевого оборудования. Он позволяет уникально идентифицировать каждую единицу оборудования сети и доставлять данные только этому оборудованию. MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне. Эти адреса имеются в ARP-таблицах маршрутизации каждого маршрутизатора. Маршрутизаторы, как домовые, так и агрегирующие имеют некий предел в емкости такой таблицы. Если исходить из того, что в одной квартире в сеть выходит 1 устройство и обрабатывается 1 mac-адрес, то в соседней может использоваться до 5-6 устройств и соответственно, столько же mac-адресов. 5.2. Система мониторинга Для эксплуатации сети, коммерческой в особенности, необходима система мониторинга. В этой системе необходимо видеть: • сетевые реквизиты устройства (mac, ip-адрес); • лист последних событый (event list или dash-board); • карта сети (см. рис 5.2.) для наглядности и для однозначного определения местоположения домового коммутатора в кольце этого района; • работоспособность/неработоспособность устройства; • адрес его местонахождения, для сети FTTB необходимы подробности - № подъезда, крыло, этаж либо чердак, лифтовая, техэтаж и т.п. Рисунок 5.2. Мониторинг. Карта сети одного из районов подъездных коммутаторов технологии FTTB. Перед началом строительства района всегда имеется адресный план домовых коммутаторов. В это понятие входит очередность коммутатора в кольце, его ip-адрес. В соответствии с этим планом перед установкой на места, коммутаторы проходят настройку. Подключение коммутаторов, как правило, начинают со стороны коммутатора агрегации, расположенном на узле доступа. Настроенный в соответствии с планом развития сети в данном районе, порт коммутатора, подключается через оптический патч-корд к первому в кольце домовому коммутатору в его оптический порт. 5.3. Коммутатор уровня агрегации сети FTTB Коммутатор узла агрегации должен представлять собой устройство с функциями маршрутизации. Общие технические и функциональные требования к оборудованию определяются оператором и к ним относятся: количество портов Ethernet 1000BaseX (SFP) и 10GigabitEthernet; возможности уровня L2; передача синхронизации, качество обслуживания (QoS); возможности уровня L2 и Routing; MPLS и MPLS сервисы; списки доступа; возможности управления и доступа; электропитание; рабочая температура; габариты Коммутаторы соединяются между собой при помощи оптических 10G интерфейсов, поддерживающих функции IP/MPLS. В качестве коммутатора агрегации на сети Самарского филиала ОАО «Ростелеком» используются коммутаторы Juniper EX-4200, имеющий 24 оптических порта уровня Gigabit Ethernet для подключения колец коммутаторов и два порта 10 Gigabit Ethernet (см. рис. 5.3.) Рисунок 5.3 - Коммутатор агрегации подъездных коммутаторов технологии FTTB. Таблица 5.1 Технические характеристики коммутатора Juniper EX 4200 Наименование показателя Juniper EX 4200-24F24 Пропускная способность, Гбит/с 88 Скорость коммутации, млн.пакетов/с 65 Кол-во слотов расширения 1 Кол-во фиксированных портов 24 Максимальный объем DRAM-памяти, Гбайт 1 Поддержка маршрутизации Статическая, RIPv1/v2,OSPF,BCP,IS-IS Максимальное кол-во MAC-адресов 24000 Габаритные размеры (В*Ш*Г), см 4,3*44,2*41,7 5.4. Коммутатор узла доступа Коммутатор, устанавливаемый в узле доступа (домовой коммутатор) должен обеспечивать гарантированное предоставление требуемого качества для всех видов услуг (QoS), контролировать и управлять сервисными потоками по всем портам для каждого абонента в отдельности. Коммутатор должен предоставить пользователям выделенные симметричные каналы со скоростью до 100 Мбит/с. В качестве примера домового коммутатора рассмотрим коммутатор S2326TP компании Huawei. Рисунок 5.4 - Коммутатор S2326TP Таблица 5.2. Технические характеристики коммутатор S2326TP Наименование показателя Huawei S2326TP Внутренняя пропускная способность, Гбит/сек 8.8 Количество портов коммутатора 24 Поддержка стандартов IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN) Поддержка маршрутизации Статическая, IGMP v1, IGMP v2, IGMP v3 Максимальное кол-во MAC-адресов 8192 Резервирование питания нет Габаритные размеры (В*Ш*Г), см 4,4*44,2*42,0 Коммутатор S2326TP-SI/EI: имеет 24 интерфейса 10/100Base-TX и 2 интерфейса Combo (10/100/1000Base-T или 100/1000Base-X). Устройства S2326TP поддерживают автоматическое конфигурирование и функцию plug-and-play, что позволяет снизить расходы на техобслуживание. Устройство не оснащается вентиляторами, что позволяет сократить число возможных поломок и устранить эрозию, вызванную влагой и пылью. По результатам проведённого исследования 33% всех отказов оборудования вызваны поломкой вентиляторов. Таким образом, уникальный дизайн устройства позволяет снизить объём работ по техобслуживанию на 53%. Устройства S2326TP поддерживают автоматическое групповое обновление устройств в удалённом режиме, что позволяет упростить процесс эксплуатации и размещения. Поддерживаются различные режимы управления и техобслуживания, включая SNMPv1/v2/v3, режим командной строки, Web NMS, Telnet и HGMP, что позволяет управлять устройствами в гибком режиме. Кроме того поддерживают HGMPv2, NTP, SSHv2, HWTACACS+, RMON и статистику трафика по каждому интерфейсу. Устройства также поддерживают функцию NQA (Анализ качества сети), что позволяет упростить процесс планирования и перестройки сети для операторов. В устройствах S2326TP применяется запатентованная компанией Huawei технология защиты от удара молнии, которая обеспечивает защиту устройства от перенапряжения. Для всех интерфейсов обеспечивается защита от молнии по стандарту IEC61000-4-5 10/700us 6 KВ. Устройства S2326TP поддерживают широкий выбор политик ACL, в рамках которых правила ACL подразделяются по отдельным VLAN. Таким образом, осуществляется управление несколькими интерфейсами в VLAN и реализуется универсальную диспетчеризацию ресурсов. Устройства S2326TP поддерживают коммутацию VLAN по схеме 1:1, что позволяет предоставлять сервисы IPTV без шлюза. Кроме того, устройства поддерживают коммутацию VLAN по схеме N:1. Таким образом, агрегирование VLAN выполняется на стороне пользователя, что позволяет снизить количество VLAN. Коммутаторы поддерживают широкий набор функций репликации широковещания 2 уровня, включая IGMP- слежение, IGMP-фильтрацию, быстрое отключение пользователей, а также балансировку нагрузки широковещательной передачи на интерфейсах типа “trunk”. Это позволяет ограничить скорость передачи пакетов в режиме широковещания, а также осуществлять сбор статистики трафика для реализации сервисов IPTV. Так же эти устройства поддерживают комплексную классификацию трафика по VLAN, MAC-адресам, IP-протоколам, адресам источников и пунктов назначения, приоритетам, либо интерфейсам, на которых реализуются приложения. Кроме того, они поддерживают ограничение скорости потоков, что позволяет контролировать линейную скорость переадресации на каждом интерфейсе. Таким образом, гарантируется высокое качество голосовых и видео сервисов, а также передачи данных. На каждом интерфейсе поддерживается 4 очереди и широкий набор алгоритмов диспетчеризации, например, WRR, SP и WRR+SP. Устройства S2326TP поддерживают различные функции безопасности и защиты пользовательских данных. Коммутаторы серии S2326TP поддерживают строгое распознавание данных ARP. Это позволяет защитить данные ARP устройства от полного занятия, которое происходит при выполнении атаки с поддельными ARP пакетами. В результате обеспечивается доступ к сети Интернет для обычных пользователей. Устройства S2326TP поддерживают проверку источника и защиту от атак DoS при помощи поддельных МАС и IP-адресов. Устройства S2326TP поддерживают централизованную аутентификацию MAC-адресов, аутентификацию 802.1X и функции NAC; поддерживается статическое и динамическое увязывание элементов идентификации пользователей, включая учётную запись, IP-адрес, MAC-адрес, VLAN ID, номер интерфейса и клиента в целях защиты от вирусов; реализуется динамическая пользовательская политика, включая политику VLAN, QoS и ACL. Коммутаторы поддерживают лимит распознавания источника МАС-адресов на выбранном интерфейсе. Таким образом, обеспечивают защиту пользователей от атак при помощи фальсифицированных МАС-адресов, а также от лавинной маршрутизации, которая происходит, если пользователь не получает МАС-адрес из таблицы МАС-адресов. Для подключения к оптическому тракту используются оптические модули SFP (Small Form-factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приёмо-передатчиков (трансиверов), для передачи данных в телекоммуникациях Основными требованиями к SFP-модулям являются: - скорость передачи данных не менее 1Gbps; - двойной LC разъем; - одно напряжение питания + 3.3В и LVPECL уровни интерфейса данных; - безопасности лазера класса 1 c EN 60825-1; - возможность горячей замены. Примет типового SFP-модуля приведен на рис. 5.5. Рисунок 5.5 - Типовой SFP-модуль Таблица 5.3. Технические характеристики типового SFP-модуля Параметры Значения Выходная мощность передатчика -9 ~ -3 dBm Чувствительность приемника -20 dBm Длина волны передатчика 1280~1340 nm, (1310 nm) Длина волны приемника 1100~1600 nm, (1310 nm) Скорость передачи данных 1,25Gbps Максимальная длина двухволоконного одномодового ОК 9/125 мкм 10 km Рабочая температура 0~70 °C Напряжение питания +3.3 V Разъемы для оптического кабеля двойной LC Ток питания 160 mA Оптическое время нарастания 0.26 ns Оптическое время спада 0.26 ns Коэффициент экстинции 8.2 dB Максимальная мощность приемника -3 dB Лекция 6. Измерения при строительстве ЛКС сетей доступа FTTx 6.1. Измерительное оборудование Основным оборудованием для измерения параметров ЛКС ВОЛП являются: оптический рефлектометр, оптический тестер. Для контроля состояния оптического тракта и оптических компонент, а также для задач идентификации оптических волокон применение получили: визуальный локализатор дефектов, идентификатор активного волокна, микроскоп. В качестве особого оборудования для измерения на PON сетях можно выделить измеритель ORL. 6.1.1. Оптический рефлектометр Принцип работы оптического рефлектометра основан на посылке зондирующих оптических импульсов в волокно и измерения зависимости уровня обратного релеевского рассеяния от расстояния. Оптический рефлектометр используется на всех этапах строительно-монтажных работ, в ходе технической эксплуатации ЛКС ВОЛП, при проведении ремонтных и аварийно-восстановительных работ. Перечень возможностей оптического рефлектометра приведен в табл. 6.1. Таблица 6.1 – Применение оптического рефлектометра Возможность Применение 1 Измерение длины оптического волокна, Lопт, км - контроль целостности ОВ при входном и предмонтажном контроле; - привязка оптических муфт по оптической длине при монтаже; - определение протяженности элементарного кабельного участка; - выявление и локализация деградирующих участков с повышенным затуханием; - поиск места повреждения ОВ 2 Измерение коэффициента затухания ОВ, , дБ/км - контроль соответствия состояния ОВ нормам при входном и предмонтажном контроле; - контроль состояния ОВ при эксплуатации 3 Измерение затухания неоднородности, а, дБ/км - контроль качества монтажа сварных соединений при монтаже муфт; - измерение затухания, вносимого неоднородностями различных видов 4 Измерение затухания на участке, A, дБ - измерение суммарного вносимого затухания на элементарном кабельном участке 5 Измерение коэффициента отражения, Refl, дБ - контроль коэффициента отражения дискретных объектов в пределах оптического тракта 6 Измерение суммарного затухания отражения, ORL, дБ - контроль суммарного затухания отражения оптического тракта Конструктивно оптический рефлектометр для полевых измерений может быть выполнен: на базе измерительной платформы; в виде портативного модульного прибора; в виде малогабаритного ручного прибора, а также в виде отдельного блока, подключаемого к компьютеру. а) б) в) Рисунок 6.1. – Оптические рефлектометры Можно выделить два основных блока оптического рефлектометра: - Базовый блок, выполняющий функции управления, обработки, отображения и хранения данных. Фактически это персональный компьютер, который может выполняться на базе процессоров x86, имеет внутренний и внешний накопитель, различные интерфейсы для подключения внешних устройств. - Сменный оптический блок, отвечающий за формирование оптического сигнала и прием потока обратного релеевского рассеяния. Основными параметрам являются: 1) Рабочие длины волн,  Для многомодовых блоков: 850 и 1300 нм. Для одномодовых блоков: 1310, 1490, 1550, 1625 нм Также возможна реализация специализированных диапазонов. В оптических блоках может быть реализована одни или несколько длин волн. Для измерения на традиционных ЛКС ВОЛП наиболее востребованным является двухдиапазонный блок с рабочими длинами волн 1310/1550 нм. Для тестирования PON выпускают трехдиапазонные блоки 1310/1490/1550 нм. 2) Динамический диапазон определяет максимально допустимое затухание в оптическом тракте, при котором возможно производить измерения и, следовательно, протяженность измеряемого участка. Блоки для тестирования сетей небольшой протяженности (городские сети и т.п.) могут иметь динамический диапазон 25 – 27 дБ; средним по динамическому диапазону можно считать блок c D  34-36 дБ; блоки с повышенным динамическим диапазоном D  42-45 дБ. 3) Точность измерения затухания (линейность) для полевых приборов обычно составляет + 0,05 дБ/дБ. 4) Точность измерения расстояния (без учета погрешности из-за установки показателя преломления) определяется погрешностью смещения (обычно 1 м), инструментальной погрешностью и погрешностью дискретизации (зависит от диапазона расстояний и количества точек данных) 5) Тип оптического разъема может быть различным: FC, SC, ST и т.д. Чаще встречается разъем FC/PC. Основные параметры рефлектометра определяются типом сменного оптического блока. 6.1.2. Оптический тестер Принцип измерения оптический тестером заключается в нахождении разности между уровнем мощности, введенной в оптический тракт, и уровнем сигнала на приеме. Конструктивно оптический тестер может быть выполнен в виде двух отдельных приборов: источник оптического излучения и измеритель оптической мощности, или в виде одного прибора, в котором эти функции совмещены. Для измерения оптическим тестером, реализованном в одном корпусе, требуется два таких прибора. Таблица 6.2 - Применение оптического тестера Возможность Использование 1 Измерение затухания на участке, A, дБ - измерение суммарного вносимого затухания на элементарном кабельном участке с учетом кроссового оборудования 2 Измерение уровня мощности, P, дБ - для определения наличия излучения на оптическом порту 3 В некоторых моделях оптического тестера реализована опция измерения суммарного затухания отражения, ORL, дБ - контроль суммарного затухания отражения оптического тракта а) б) в) Рисунок 6.2 – Оптические тестеры а) Источник оптического излучения, б) измеритель оптической мощности, в) оптический тестер 6.1.3. Визуальный локализатор дефектов Визуальный локализатор дефектов (VFL – Visual Fault Locator) представляет собой лазерный диод с рабочей длиной волны ~630-650 нм (красный свет), согласованный с оптическим волокном. Устройство может комплектоваться сменными насадками с различными типами 2,5 мм и 1,.25 мм для стандартных и компактных типов коннекторов. Максимальная дальность действия типовых локализаторов 5-10 км. Визуальный локализатор дефектов позволяет: - визуально выявлять обрывы патч-кордов и пиг-тейлов и определять место повреждения; - визуально выявлять участки ОВ с недопустимо малым радиусом изгиба; - на участках небольшой протяженность (до 10 км) может служить для идентификации ОВ и обнаружения перепутанных волокон (“крестов”) в муфтах и на кроссе; - в сетях PON может использоваться для быстрой проверки целостности портов оптического разветвителя. Рисунок 6.3 - Визуальный локализатор дефектов Опция VFL может быть реализована в оптическом тестере или оптическом рефлектомтре. 6.1.4. Идентификатор активности оптического волокна Идентификатор определяет наличие и направление сигнала в оптическом волокне. Принцип данного прибора основан на контроле уровня излучения, высвечиваемого через оболочку, на изгибе оптического волокна. При использовании различных сменных прижимных насадок прибор может использоваться при различных типах защитных оболочек: свободное волокно в акрилатном покрытии 250 мкм, волокно в защитном буфере 900 мкм, одноволоконный соединительный кабель диаметром 3 мм. Минимальный уровень детектируемого сигнала на длине волны 1550 нм у типовых моделей составляет порядка -33 дБм для 250 мкм ОВ, -27 дБм для 900 мкм ОВ в буфере и -15 дБм для ОВ в оболочке 3 мкм. Рисунок 6.4 - Идентификатор активности оптического волокна Таблица 6.3 - Применение идентификатора активности ОВ Возможность Использование 1 Визуальная локализация места A, дБ - измерение суммарного вносимого затухания на элементарном кабельном участке с учетом кроссового оборудования 2 Измерение уровня мощности, P, дБ - для определения наличия излучения на оптическом порту 3 В некоторых моделях оптического тестера реализована опция измерения суммарного затухания отражения, ORL, дБ - контроль суммарного затухания отражения оптического тракта 6.1.5. Волоконный микроскоп Волоконные микроскопы служат для контроля состояние и качества поверхности оптических разъемов. При этом возможно выявление загрязненных коннекторов, повреждений торцов коннектора и дефектов полировки при полевом оконцевании ОВ. Для тестирования в полевых условиях применяются как ручные микроскопы с визуальным контролем качества, так и видеосистемы с выводом изображения на экран и функциями автоматического контроля качества. а) б) Рисунок 6.5 - Волоконные микроскопы а) ручной микроскоп; б) видеосистема для исследования оптических разъемов 6.2. Входной контроль строительных длин оптического кабеля Входной контроль строительных длин оптического кабеля (ОК) производится с целью контроля качества ОК и определения пригодности его к прокладке. Задачи входного контроля: - убедиться в целостности всех ОВ, содержащихся в строительной длине ОК, убедиться в отсутствии обрывов; - убедиться в отсутствии дефектов ОВ, таких как микро- и макро- изгибы, микротрещины, и т.д.; - проверить соответствие результатов измерения коэффициента затухания всех ОВ нормативным значениям. По пожеланиям заказчика выборочно может производиться контроль других параметров кабеля на соответствие техническим требованиям. Строительные длины ОК поставляются на деревянных ба­рабанах Для защиты наружных витков кабеля или провода, намо­танных на барабан, от механических повреждений при транс­портировке и хранении применяют обшивку барабанов. Основным традиционным способом об­шивки является наложение на края щек сплошного ряда досок и крепления их гвоздями через стальную ленту, обтягивающую обшивку по краям. На щеке барабана с ОК должна быть предупредительная надпись "не класть плашмя", стрелка, указывающая направле­ние вращения барабана при его перекатывании и размотке ОК. При поставке барабанов с ОК обязательным является со­блюдение всех правил транспортировки. Свободное скатывание или сбрасывание груза с платформ или автомашин на землю категорически воспрещается. Барабаны с кабелем, как правило, перекатывать не разрешается. В исключительных случаях допускается перекатка обшитых барабанов на расстояние до 50 м. При этом перекатывать барабаны следует только в направлении, указанном стрелкой на щеке барабана. Перевозка барабанов должна осуществляться с использованием упоров или с использованием поддонов (см. рис. 6.6). Рисунок 6.6 - Кабельный барабан на поддоне Транспортировка барабанов с кабелем в горизонтальном положении (на щеке) воспрещается. Обшивка барабанов при транспортировке кабеля должна быть исправной, концы кабеля должны быть укреплены и соответственно защищены. Таким образом, важное значение имеет контроль качества транспортировки барабанов со строительными длинами. При разгрузке следует обращать внимание на наличие поддонов и системы крепления барабана. Все барабаны с кабелем по мере поступления от постав­щика, должны быть зарегистрированы с указанием наименова­ния, марки, заводского номера, даты поступления, номера транспортного документа (накладной, акта). Перед началом работ с кабелем необходимо осмотреть бара­бан. Обшивка должна быть тщательно осмотрена и выявлены все дефекты. На все обнаруженные дефекты для предъ­явления иска не­обходимо составить акт с участием представителей подряд­чика, заказчика и других заинтересованных организаций для предъявления претензий поставщику. Нижний конец ОК длиной не менее 2-х метров должен быть выведен на щеку барабана, закреплен и защищен от внешних механических повреждений. Концы кабеля должны быть герметично заде­ланы. Для предотвращения проникнове­ния влаги внутрь кабеля и вытекания гидрофобного заполни­теля концы ОК защищаются термоусаживаемыми колпачками (каппами) . Если при внешнем осмотре установлена неисправность ба­рабана или обшивки, то обнаруженные незначительные повре­ждения должны быть устранены собственными силами на месте. Если барабан на месте отремонтировать невозможно то, с согласия заказчика, кабель с него должен быть перемотан на исправный барабан плотными и ровными витками. Заключение о состоянии барабана и его обшивки, а также концов ОК рекомендуется заносить в протокол входного кон­троля. После вскрытия обшивки барабана проверяют наличие за­водского паспорта. В паспорте на кабель, помещенном в водонепроницаемый пакет и закрепленном на внутренней стороне щеки каждого ба­рабана или закрепленном внутри бухты, указано: - марка ОК; - номер технических условий; - наименование изготовителя и его юридический адрес; - номер строительной длины, -длина ОК в метрах; - расцветка ОВ в оптических модулях и их расцветка; - тип и изготовитель ОВ; - коэффициент затухания для каждого ОВ на рабочей длине волны, дБ/км; - показатель преломления ОВ на рабочей длине волны; - дата изготовления ОК. По согласованию заказчика и изготовителя допускается иное размещение паспорта и включение в него дополнитель­ной информации. В случае отсутствия паспорта, должен быть сделан запрос на завод-изготовитель. Проверяется соответствие маркировки строительной длине, указанной в паспорте, и указанной на барабане. Производится контроль состояния внешних витков ОК на отсутствие вмятин, порезов, пережимов, перекруток и т.п. Все дефекты внешней оболочки должны быть занесены в протокол входного контроля. При наличии дефектов вопрос о примене­нии такого кабеля решается заказчиком. На внешней оболочке ОК нанесены метражные метки, по­зволяющие (см. рис. 6.7). Для определения физической длины ОК необходимо определить разность показаний меток двух концов строительной длины. Полученные значения запи­сываются в протокол в графу “физическая длина”. Рисунок 6.7. - Метражные метки на ОК Далее для проведения измерений разделывается свободный конец ОК. При входном контроле ОК измеряются следующие пара­метры: – оптическая длина ОВ в ОК; – коэффициент затухания ОВ. Для измерения используется оптический рефлектометр. Так как результаты измерения коэффициента затухания и оптической длины практически не зависят от направления из­мерения, при входном контроле по согласованию с заказчиком допускаются односторонние измерения. При этом для подклю­чения ОВ строительной длины необходимо использовать изме­рительную катушку (длина ОВ около 1 км). Назначение измерительной катушки – снизить влияние мертвой зоны от разъема рефлектометра при проведении измерений. Измери­тельная катушка может быть в двух вариантах: оконцованная с одной стороны или оконцованная разъемами с двух сторон. В этом случае подключение к измеряемому ОВ может про­изводиться несколькими способами. Наиболее широко исполь­зуются механические соединители и устройства подключения неоконцованного волокна. Подключение через механический соединитель обеспечи­вает низкий уровень потерь на стыке и низкий уровень отра­жения. Могут использоваться механические соединители типа Fibrlok (3M), Corelink (AMP), CamSplice (Corning) и другие аналогичные вышеприведенным с заполнением иммерсионным гелем (см. рис. 6.8). Для задач входного контроля механические соединители используются многократно. Fibеrlok (3М) CoreLink (AMP) CamSplice (Corning) Рисунок 6.8 - Механические соединители Устройство подключения неоконцованного волокна УП-125 предназначено для работы с одномодовыми и многомодовым волокнами диаметром по кварцевой оболочке 125 мкм и по­зволяет оперативно подключать ОВ к измерительному оборудованию. Для согласования показателей преломления ОВ используется иммерсионный гель. Рисунок 6.9 - Устройство оперативного подключения а)УП-125; б) УПОВ К недостаткам следует отнести сравнительно вы­сокую стоимость (по сравнению с механическими соедините­лями) и деградацию качества подключения при работе в усло­виях повышенной запыленности. Типовая схема измерения при проведении входного кон­троля приведена на рис. 6.10. Рисунок 6.10. Схема подключения оптического рефлектометра при проведении входного контроля 1 - оптический рефлектометр, 2 – измерительная катушка, 3 – механический соединитель, 4 – измеряемое ОВ, 5 – барабан со строительной длиной ОК Рекомендации по установке параметров измерения оптического рефлек­тометра: а) Диапазон расстояний выбирается таким образом, чтобы на рефлектограмме была видна вся строительная длина с под­ключенной измерительной катушкой и в конце рефлекто­граммы присутствовал участок, остаточный для оценки уровня шума. В случае высоких уровней отражения на переднем разъеме рефлектометра и в конце измеряемой линии можно рекомендовать выставлять диапазон, превышающий двукратную протяженность исследуемой линии, для того, что исключить влияние переотражений на результат измерения. б) Длина волны. Выбор длины будет определяться типом используемого оптического волокна на ВОЛП. Для многомодовых ВОЛП измерения производятся на рабочей длине волны активного оборудования 850 или 1300 нм. Для одномодовых ВОЛП при входном контроле рекомендуется производить измерения на нескольких длинах волн, так чувст­вительность к микро- и макро- изгибам зависит от длины волны. В настоящее время типовые длины волн 1310 нм и 1550 нм. в) Длительность импульса при входном контроле рекомендуется выбирать не более 100 нс. Желательно выбирать минимальное значение, так как с уменьшением длительности импульса повышается разрешающая способность и, следовательно, обеспечиваются лучшие условия для обнаружения неоднородностей. г) Время усреднения необходимо выбирать таким образом, чтобы при установленной длительности импульса отношение сигнал-шум в конце линии составляло не менее 6 дБ (при этом условии уровень шума в конце линии не превышает 0.2 дБ) (см. рис. 6.11). Поскольку типовые строительные длины имеют протяженность порядка 1 – 6 км и вносимое затухание относительно мало для типовых рефлектометров, как правило, достаточно 10 - 30 секунд д) Показатель преломления должен быть выставлен в со­ответствии с данными из паспорта на ВОК с точностью до по­следнего знака. Данный параметр значительно влияет на точ­ность измерения оптической длины ОВ. Следует помнить, что показатель преломления зависит от длины волны и при пере­ходе к измерению в другом диапазоне должен быть сменен. е) Количество точек данных (объем данных). Данный па­раметр определяет шаг дискретизации рефлектограммы (рас­стояние между двумя соседними точками) и влияет на точ­ность измерения оптической длины. При измерениях рекомен­дуется выставлять максимально-возможное значение, в осо­бенности на протяженных участках. Типовая рефлектограмма входного контроля приведена на рис. 6.12. 1 – мертвая зона от оптического разъема рефлектометра 2 – оптическое волокно измерительной катушки 3 – отражение и мертвая зона механического соединителя 4 – оптическое волокно строительной длины 5 – отражение от конца ОВ строительной длины 6 – шумы Рис. 6.12. Типовая рефлектограмма входного контроля При анализе полученной рефлектограммы необходимо об­ратить внимание на равномерность характеристики ОВ строи­тельной длины (участок 4) и в первую очередь проверить на наличие неоднородностей (ступенек, отражений и т.п.). Для чего рекомендуется в первую очередь увеличить масштаб по вертикали и затем проанализировать рефлектограмму по уча­сткам. Перед измерениями оптических параметров убедиться в том, что обеспечено требуемое отношение сигнал-шум не менее 6 дБ При обнаружении на рефлектограмме неоднородностей необходимо определить расстояние до неоднородности от начала строительной длины и отметить в протоколе на каком волокне замечен дефект и его расположение. Сравнение результатов на двух длинах волн позволит определить характер повреждения: если при измерении на длине волны 1550 нм вносимое затухание на неоднородности значительно больше, чем на длине волны 1310 нм, значит дефект вызван изгибом ОВ. Измерения оптической длины ОВ в ОК производятся с помощью двух маркеров. Пер­вый маркер располагается по окончанию измерительной ка­тушки в той точке, где происходит переход от линейного ква­зирегулярного участка (оптическое волокно измерительной ка­тушки) к искаженному (отражение от механического соедини­теля). Второй маркер размещается в конце рефлектограммы до всплеска френелевского отражения от конца оптического во­локна строительной длины (см. рис. 6.13). Рисунок 6.13 - Расстановка маркеров для измерения оптической длины Для корректных результатов измерений необходимо пра­вильно отмасштабировать рефлектограмму так, чтобы было отчетливо различимы места механического соединителя и конца ОВ. Результат измерения оптической длины сравнивается с по­лученной физической длиной. Поскольку в волокна в ОК уложены свободно и с некоторой избыточной длиной должно обеспечиваться соот­ношение: . . Для измерения коэффициента затухания требуется выставить два мар­кера на квазирегулярном участке ОВ строительной длины (ква­зирегулярным считается участок, на котором отсутствуют не­однородности) по возможности большей протяженности. Режим аппроксимации - метод наименьших квадратов (Least Square Approximation - LSA). Пример расстановки маркеров при измерении коэффици­ента затухания приведен на рис. 6.14. Полученное значение , дБ/км заносится в протокол и срав­нивается с паспортными данными и максимально-допусти­мыми нормативными значениями, определяемыми техническими условиями на кабель. Рисунок 6.14. Расстановка маркеров для измерения коэффици­ента затухания Как правило, в настоящее время для стандартных одномодовых ОВ в строительных длинах ОК нормативные значения коэффициента затухания (определяются техническими условиями на оптический кабель) со­ставляют: не более 0.36 дБ/км на длине волны 1310 нм; не более 0.22 дБ/км на длине волны 1550 нм. В случае превышения нормативных значений строительная длина отбраковывается и составляется рекламация на завод изготовитель. Следует отметить, что если при измерении протяженность выделенного квазирегулярного участка значительно меньше 1 км, то полученные значения коэффициента затухания будут недостоверными. После завершения измерений концы оптического кабеля защищают колпачками. По результатам всех измерений составляется протокол входного контроля оптического кабеля. Формы протокола, принятые различными организациями, могут незначительно отличаться. Как правило, протокол должен содержать следующую информацию: – марка оптического кабеля; – производитель оптического кабеля; – заводской номер барабана с кабелем; – физическая длина кабеля по метражным меткам; – данные измерительного прибора: модель и серийный номер рефлектометра, дата поверки; – параметры измерений: длина волны излучения, коэффициент преломления, длительность импульса; – оптическая длина волокна в строительной длине; – результаты измерения коэффициента затухания для каждого ОВ; – заключение о пригодности оптического кабеля к монтажу; – подпись специалиста, производившего измерения, и представителя заказчика. Состав исполнительной документации (в том числе и протоколы измерения) приводится в РД 45.156. 6.3. Предмонтажный контроль строительных длин оптического кабеля Предмонтажный контроль строительных длин производится после прокладки ОК перед началом монтажа оптических муфт. Основными задачами являются: - контроль целостности всех оптических волокон в проложенных строительных длинах ОК; - контроль соответствия параметров оптических волокон нормативным значениям; - проводится контроль целостности внешних покровов ОК. Контролируемыми параметрами являются [19]: - физическая длина ОК; - оптическая длина - длина оптического волокна в кабеле; - коэффициент затухания ОВ; - при наличии металлических элементов в конструкции контролируется сопротивление изоляции внешней оболочки ОК. Контроль физической длины проложенного оптического кабеля по меткам, схема подключения, установка параметров и состав измерений аналогичны входному контролю. При анализе рефлектограммы особое внимание следует обратить на наличие неоднородностей типа ступенек на строительной длине. Если на рефлектограмме не наблюдается дефектов или обрыва ОВ, производится измерение коэффициента затухания ОВ. Максимально-допустимые нормативные значения коэффициента затухания одномодового волокна, аналогичны требованиям при входном контроле и составляют: не более 0.36 дБ/км на длине волны 1310 нм; не более 0.22 дБ/км на длине волны 1550 нм. При наличии замечаний к качеству оптического волокна они отмечаются в протоколе с указанием типа дефекта и его расположения. По результатам измерений делаются выводы о целостности оптических волокон в строительной длине, отсутствии неоднородностей и обрывов, о соответствии измеренных значений коэффициентов затухания и сопротивления изоляции внешней оболочки нормативным значениям, и выносится решение о пригодности кабеля к монтажу. 6.4. Измерения в процессе монтажа оптических муфт Измерения в процессе монтажа оптических муфт производятся с целью контроля качества всех сварных соединений ОВ, измерения расстояний до оптических муфт и их привязки по трассе. Для этого используется оптический рефлектометр и измеряются значения затухания сварных соединений в двух направлениях и местоположение сварного соединений. При установке параметров измерения длительность импульса и время усреднения следует выбирать выбирается таким образом, чтобы отношение сигнал-шум в конце линии было не менее 8 – 10 дБ, что соответствует уровню шума рефлектограммы менее 0.05-0.1 дБ Сварное соединение на рефлектограмме может выглядеть в трех вариантах: - ступенькой вниз; - ступенькой вверх; - неразличимой на рефлектограмме. Данная особенность объясняется тем, что рефлектометрический метод измерения является косвенным и прибор снимает характеристику обратного потока, зависящую от коэффициентов рассеяния отдельных оптических волокон. а) б) в) Рисунок 6.15 – Варианты отображения сварного соединения на рефлектограмме а) ступенька вниз; б) ступенька вверх; в) отсутствие ступеньки Для получения истинного значения затухания сварного соединения требуется измерения с двух сторон с дальнейшим усреднением результатов. Для того, чтобы определить затухание, вносимое сварным соединением, на рефлектограмме необходимо выставить 4 или 5 маркеров, в зависимости от того какой метод реализован в приборе. При пятимаркерном методе центральный маркер (3) устанавливается в точку, соответствующую переходу от квазирегулярного участка к искаженному. Маркеры (1) и (2) слева от стыка располагаются на квазирегулярном участке протяженностью по возможности не менее 1 км. Аналогично расставляются маркеры справа за мертвой зоной. Необходимо следить, чтобы маркер (4) не заходил за мертвую зону. При 4-х маркерном методе расстановка производится аналогично 5-и маркерному, за исключением того, что маркеры (2) и (3) объединены в один. Пример расстановки маркеров приведен на рис. 6.16. а) б Рисунок 6.16 - Расстановка маркеров при измерении затухания сварного соединения: а) 5-и маркерный метод, б) 4-х маркерный метод Далее прибор аппроксимирует выделенные квазирегулярные участки прямыми линиями и определит расстояние между ними в точке соответствующей позиции маркера (3) в случае пяти-маркерного метода или в точке (2) в случае четырех-маркерного метода. Для получения корректных результатов должен быть выделен режим аппроксимации методом наименьших квадратов (Least Square Approximation - LSA), а протяженность квазирегулярных участков должна быть достаточной. В некоторых моделях рефлектометров отображаются сведения о коэффициентах затухания на прилегающих квазирегулярных участках, что может случить для проверки корректности установки маркеров. Вследствие того, что рефлектометрические измерения являются косвенными, результат одностороннего измерения вносимого затухания на неоднородности включает систематическую ошибку, вызванную разницей коэффициентов рассеяния двух волокон. Для исключения систематической погрешности измерения производятся с двух сторон и результирующее значение затухания рассчитывается по формуле Примечание. Суммирование производится с учетом знаков измеренных затуханий. Неоднородности, отображаемые на рефлектограмме ступенькой вверх, при измерении будут иметь знак минус. Рис. 6.17. Пример расстановки маркеров на неоднородности, отображаемой ступенькой вверх Пример. При измерении со стороны АВ получено значение aAB = 0.24 дБ, со стороны ВА получено значение aBA = - 0.14 дБ. Итоговое значение затухания сварного соединения дБ По результатам измерений полученные значения сравниваются с нормами. Нормативные значений для одномодовых оптических волокон на магистральных ВОЛП приведены в табл. 6.4. Таблица 6.4. Нормативные значения затухания сварных соединений одномодовых оптических волокон Длина волны , нм Затухание, дБ, не более, в % - max неразъемных соединений 100 % 50 % 1310 0,2 0,1 1550 0,1 0,05 Примечание. В исключительных случаях допускается максимальное значение потерь на стыке не более 0,15 дБ, если меньшее значение не достигнуто после 3-х повторений сварки. При этом в монтируемой муфте на кассете должен остаться запас оптического волокна из 3-х витков. По результатам всех измерений составляется паспорт на смонтированную оптическую муфту. Как правило, паспорт должен содержать следующую информацию: – наименование ВОЛП и участка, на котором располагается муфта; – номер муфты; – дата монтажа; – сведения о монтажнике; – тип и заводской номер сварочного аппарата; – данные измерительного прибора: модель и серийный номер рефлектометра, дата поверки; – расстояние до муфты по оптическому волокну; – оценка затухания по показаниям сварочного аппарата; – результаты измерения затухания в двух направлениях и среднее значение для всех сварных соединений; – данные о метках на кабелях, входящих в муфту ; – запас кабеля на муфте. 6.5. Измерения на элементарном кабельном участке ВОЛП Элементарным кабельным участком является вся физическая среда передачи между соседними окончаниями участка. Окончание участка – граница, выбранная условно в качестве стыка оптического волокна с активным оборудованием. На сети FTTB это участок между двумя оптическими кроссами. На рис. 6.18 приведена схема ЭКУ в общем виде. Так, например, на определенных участках сети FTTB муфты могут отсутствовать. Рисунок 6.18. Схема элементарного кабельного участка Основными элементами ЭКУ, являются строительные длины оптического кабеля; сварные соединения оптических волокон строительных длин, размещенные в оптических муфтах; кроссовое оборудование, включающее оптические розетки (адаптеры) и монтажные шнуры – пиг-тейлы. Пиг-тейл представляет собой отрезок оптического волокна в защитном 900 мкм буфере с одной стороны оконцованный оптическим коннектором и подключаемый к адаптеру кросса, а с другой стороны свариваемый с оптическим волокном линейного кабеля. Одним из основных параметров элементарного кабельного участка (ЭКУ) является затухание. Суммарное затухание оптического тракта будет складываться их вносимых затуханий отдельных компонент: затухания оптического волокна линейного кабеля, затухания сварных соединений, затухания на оптических розетках. Оценку суммарного затухания на ЭКУ можно произвести по формуле , дБ  – коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км; Lэку – протяженность элементарного кабельного участка, км; ac – затухание сварных соединений оптических волокон, дБ; nc – количество сварных соединений; ap – затухание разъемных соединений, дБ; nр – количество разъемных соединений. Для получения максимального значения суммарного затухания ЭКУ в расчетах используются максимально-допустимые значения для коэффициента ОВ и затухания сварных и разъёмных соединениях. Табл. 4.7. Параметры для расчета суммарного затухания на ЭКУ Параметр Длина волны 1310 нм 1550 нм Коэффициент затухания, дБ/км < 0.36 < 0.22 Затухание сварного соединения, дБ < 0.2 для 100% < 0.1 для 50% < 0.1 для 100% < 0.05 для 50% Затухание разъемного соединения, дБ < 0.5 < 0.5 В состав измерений на смонтированном ЭКУ входит контроль суммарного затухания и оптической длины ВОЛП. По результатам измерения можно судить о соответствии смонтированного участка параметрам, предусмотренным проектом, и о работоспособности волоконно-оптической системы передачи. На практике при измерении суммарного затухания оптического тракта ВОЛП применяют метод вносимого затухания и метод обратного рассеяния и основными приборами являются оптический тестер и оптический рефлектометр. Особенности измерения суммарного затухания на ЭКУ: - измерения производятся с двух сторон ЭКУ; - измерения, как правило, рекомендуется производить на двух длинах волн 1310 и 1550 нм (если для передачи используются другие длины волн, например 1490 нм в некоторых пассивных оптических сетях, измерение целесообразно производить также и на них); - в протокол включаются результаты измерения оптическим тестером и оптическим рефлектометром. На сетях FTTB из-за коротких длин участков измерение оптическим рефлектометром в ряде случаев позволяет только оценить целостность ОВ и проконтролировать отсутствие деффектов. 6.6. Измерение суммарного затухания ЭКУ оптическим рефлектомтером. Для измерения суммарного затухания смонтированного ЭКУ ВОЛП оптический рефлектометр при помощи измерительного патч-корда подключается к оптическим портам на кроссовом оборудовании. Перед подключением необходимо убедиться в отсутствии постороннего излучения в оптическом тракте. Для этого может использоваться индикатор наличия оптического излучения или измеритель оптической мощности. При наличии в оптическом рефлектометре опции контроля наличия сигнала в линии рекомендуется ее активировать. Для измерения суммарного затухания необходимо выставить два маркера: один в начале рефлектограммы, отступив за мертвую зону от переднего разъема, а второй – в конце рефлектограммы (см. рис. 6.19). Рисунок 6.19 - Расстановка маркеров при измерении суммарного затухания При измерении должен быть выбран метод аппроксимации по двум точкам. В различных версиях рефлектометров могут использоваться следующие обозначения этого метода: 2т, 2p, Two Point Approximation (TPA). Для того чтобы учесть вклад в затухание участка ОВ, находящегося в мертвой зоне, к результату измерения следует прибавить произведение длины отступа на коэффициент затухания где A12 – затухание, определяемое на участке между двумя маркерами, дБ; 1 - коэффициент затухания первой строительной длины, дБ/км; Lотс - длина участка отступа, определяемая по координате первого маркера, км. Примечание. При измерении в сетях FTTB, при условии, что величина отступа, как правило, меньше 100 м данный пересчет можно не производить. Для исключения систематической погрешности, вызванной разницей коэффициентов рассеяния ОВ строительных длин ОК, измерения производятся с двух сторон ЭКУ, и результирующее значение определяется по формуле: 6.7. Измерение суммарного затухания ЭКУ с использованием оптического тестера. Перед измерением источник излучения должен быть прогрет для стабилизации уровня выходного излучения. Как правило, рекомендуемое время прогрева составляет 5 -1 5 мин. Определяется опорный уровень излучения источника с учетом потерь на вводе изучения в измерительный патч-корд. Калибровку рекомендуется производить в два этапа. Вначале источник излучения и измеритель соединяются при помощи измерительного патч-корда и определяется опорный уровень P0 (см. рис. 6.20 а). Затем, оставляя условие подключения на стороне источника неизменным, подключают измеритель мощности через второй патч-корд и измерительную оптическую розетку (см. рис. 6.20 б). а) б) Рисунок 6.20 - Схема для определения опорного уровня источника: а) с одним патч-кордом, б) c двумя патч-кордами Прирост затухания при этом не должен превышать 0.5 дБ. Данный этап позволяет проконтролировать качество второго патч-корда и качество его подключения к измерителю оптической мощности. Опорный уровень должен быть определен на каждой длине волны. Примечание. В оптических кроссах на сетях FTTB как правило используются разъемы типа SC/PC, в то время как на измерительных приборах часто применяется разъем FC/PC. В этом случае калибровка выполняется сразу через два переходных патч-корда FC/PC – SC/PC и адаптер SC. Далее, оставляя без изменения подключения патч-кордов к источнику излучения и измерителю мощности, измерительная розетка удаляется, и откалиброванные приборы развозятся на противоположные стороны ЭКУ и подключаются к кроссовому оборудованию. Определяется уровень мощности на приеме PL. Для снижения погрешности, вызванной случайным характером качества подключения оптических коннекторов, рекомендуется проводить как минимум 3 измерения, каждый раз переподключая патч-корды на кроссовом оборудовании. Полученные значения усредняются и определяется уровень . Суммарное затухание рассчитывается по формуле , дБ где P0, - показания измерителя мощности в дБм. Примечание. При вычислении должны учитываться все знаки. Например, если = 5 дБм, а = 20 дБм вносимое затухание будет рассчитываться как А = -5 – (-20) = 15 дБ Измерения производятся в двух направлениях на заданных длинах волн. При этом источник излучения и измеритель мощности меняют местами. Итоговым значением затухания является среднее значение результатов измерения с двух сторон. Анализ полученных результатов После проведения измерений двумя методами необходимо сравнить полученные значения. Результат измерения суммарного затухания оптическим тестером больше, чем результат измерения оптическим рефлектометром. Это объясняется тем, что при измерении оптическим рефлектометром в результат не входят потери в оконечных устройствах: затухание на разъемных соединениях и на сварных соединениях пиг-тейлов и ОВ линейного кабеля в кроссе. Данные объекты попадают в мертвую зону на переднем разъеме и при стандартном подключении рефлектометра с использованием типового измерительного патч-корда не могут быть учтены. Следует отметить, что возможно измерение суммарного затухания оптическим рефлектометром с учетом потерь в кроссовом оборудовании, однако для этого требуется размещение двух измерительных катушек с дух сторон ЭКУ. Допустимая величина расхождения составляет не более 1.5 дБ. Подобная величина определяется тем, что результат измерения оптическим тестером включает затухание двух оптических розеток, а также затухание двух сварных соединений в оптических кроссах. В случае значительной разницы результатов (более 1.5 дБ) можно сделать вывод о дефектах монтажа кроссового оборудования. По результатам измерений на смонтированном ЭКУ составляется протокол. Как правило, протокол должен содержать следующую информацию: – наименование ВОЛП; – данные оптического рефлектометра: модель и серийный номер рефлектометра, срок действия поверки; – данные оптического тестера: модель и серийные номера источника излучения и измерителя мощности, срок действия поверки; – параметры измерений: длина волны излучения, коэффициент преломления, длительность импульса; – оптическая длина ЭКУ; – физическая длина ЭКУ; – результаты двухсторонних измерений суммарного затухания оптическим рефлектометром и результат усреднения; - результаты двухсторонних измерений суммарного затухания оптическим тестером и результат усреднения; – подпись специалиста, производившего измерения. 6.8. Тестирование внутридомовой распределительной сети FTTB Для тестирования медножильной внутридомовой распределительной сети используется LAN тестер. Самые простые версии позволяют только определить правильность обжимки кабеля и выявить перепутанные жилы. Такой тестер состоит из двух блоков – главного и удаленного (см. рис.). Индикация выполняется в виде 8-и светодиодов. При подключении тестера в кабельную линию, главный блок поочередно отправляет в каждый проводник сигнал, зажигая при этом соответствующий светодиод. Удаленный блок принимает сигнал и на нем загорается светодиод, соответствующий проводнику с сигналом. При правильном порядке монтажа на обеих частях прибора синхронно и поочередно загораются все светодиоды. Рисунок 6.21 – Простой LAN тестер Полноценные версии LAN тестеров кроме функций прозвонки, включают опции рефлектометра для определения длины кабеля и локализации неисправностей; позволяют производить измерения затухания, переходных затуханий, уровня шумов и обратного отражения; выполнять мониторинг активности сети. а) б) в) Рисунок 6.22 – LAN тестеры а) с возможностью определения длины; б) с опцией рефлектометра; в) полноценный тестер для сертификации СКС Лекция 7. Принципы построения сети доступа FTTH GPON 7.1. Основы построения PON P2MP Главными особенностями построения пассивных оптических сетей (PON) конфигурации P2M является использование всего одного оптического приемо-передающего модуля на стороне оператора для организации связи со множеством абонентских устройств (до 128) и использовании пассивного устройства – оптического сплиттера, для распределения сигнала. Таким образом, можно отметить следующие основные достоинства архитектуры PON: - отсутствие промежуточных активных узлов, требующих организации бесперебойного питания и обслуживания; - экономия оптических приемопередатчиков на центральном узле; - экономия оптических волокон в магистральном и распределительном каебле. Основными элементами PON P2MP сети являются: 1) Оптический линейный терминал OLT (Optical Line Terminal) – устройство, устанавливаемое в помещении оператора, принимающее данные со стороны мультисервисной сети связи и формирует нисходящий поток к абонентским терминалам (прямой поток). 2) Оптический сетевой терминал узел ONT (Optical Network Terminal) – оборудование, устанавливаемое у абонента, и оборудованное оптическим интерфейсом для связи с OLT и абонентскими интерфейсами для предоставления услуги Triple Play. 3) Оптический сплиттер (разветвитель) – пассивное устройство, в одном направлении разделяющее оптическое излучения на несколько портов и объединяющее излучение с нескольких портов в обратном направлении. В общем случае у разветвителя может быть M входных и N выходных портов. В сетях PON наиболее часто используют разветвители 1xN с одним входным портом. Разветвители 2xN могут использоваться в системе с резервированием по волокну. Количество ONT, подключенных к одному приемо-передающему модулю OLT, в основном определяется энергетическим потенциалом системы передачи и максимальной скоростью передачи оборудования. Для организации двунаправленной передачи по одному ОВ используется принцип спектрального уплотнения: для передачи нисходящего потока от OLT к ONT, как правило, используются длины волн 1490/1550 нм, а восходящий поток от разных ONT к OLT, передаются на длине волны 1310 нм. В приемо-передающих модулях OLT и ONТ встроены WDM (волновые) мультиплексоры, разделяющие исходящие и входящие потоки. Реализация этого принципа показана на рис. 7.1. Рисунок 7.1 – Структура и принцип действия PON Информация от OLT для всех абонентских ONT передается по принципу временного разделения каналов. На уровне оптических сигналов прямой поток является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из общего потока предназначенную только ему часть информации. Если передачу телевизионного сигнала предполагается производить на отдельной несущей (1550 нм) OLT устанавливается оптический мультиплексор WDM для объединения передаваемых сигналов на длинах волн 1490 нм (голос, данные) и 1550 нм (видео). В нисходящем потоке все абонентские узлы ONT ведут передачу на одной и той же длине волны – 1310 нм, 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 индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от центрального узла OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC. 7.2. Топологии построения пассивных оптических сетей Пассивные оптические сети могут быть построены и использованием различных топологий. Выбор топологии определяется особенностями застройки участка сети. Каждая топология имеет свои достоинства и недостатки с точки зрения экономии ОВ, удобства тестирования, эксплуатации, обслуживания и возможности развития сети. Топология «звезда» применяется при организации связи в районах многоэтажной застройки с большим количеством абонентов в здании. Данная топология характеризуется минимальным количеством оптических разветвителей – сплиттеров и единственным местом их установки. Сплиттер может размещаться непосредственно в помещении оператора (например, на стойке оптического кросса) в случае плотного расположении абонентов в районе узла оператора. При этом расход ОВ несущественно меньше, по сравнению с конфигурацией P2P. Также для городской застройки широко применяется одноуровневое размещение сплиттера в оптическом распределительном шкафу, находящемся в многоэтажном здании. Достоинства данной топологии: удобство в обслуживании, проведении эксплуатационных измерений и обнаружения места повреждения линии. Рисунок 7.2 – Топология «звезда» Шинная топология применяется при расположении абонентов вдоль оптической магистрали. Особенность топологии в большой разности коэффициентов деления сплиттеров. Данная топология требует подробного расчета уровня оптического сигнала для подбора соответствующих неравномерных сплиттеров (с неравномерным разделением мощности по отводам) таким образом, чтобы входная оптическая мощность на каждом оптическом приемнике соответствовала его чувствительности (диапазону входной мощности) оборудования. Топология может применяться при линейном расположении пользователей вдоль магистрали и только при небольшом количестве каскадов (количество каскадов определяется оптическим бюджетом проектируемой линии в процессе проектирования). Рисунок 7.3 – Топология «шина» Топология «дерево» применяется при разнесенном расположении абонентов. Оптимальное распределение мощности между различными ветвями решается подбором коэффициентов деления сплиттеров. Древообразная топология гибкая с точки зрения потенциального развития и расширения абонентской базы. Рисунок 7.4 – Топология «дерево» Таблица 7.1. Сравнение основных топологий PON Характеристики топологий Вид топологии Звезда Шина Дерево Экономия ОВ Низкая Высокая Высокая Тестирование и обслуживание Диагностика из центра. Простая локализация событий Сложное диагностирование событий Сложное диагностирование событий География расположения абонентов Плотное расположение Вдоль транспортных магистралей Произвольное расположение Возможности развития Максимальное использование свободных портов Ограничены вдоль магистрали Необходим правильный расчет сплиттеров Уровень принимаемого сигнала Почти одинаковый Разный при однотипных сплиттеров Необходим точный расчет для выравнивания Прочие достоинства/недостатки Массовое подключение в районах с плотным размещением абонентов Избыточные потери сплиттеров при большом числе каскадов Наибольшая гибкость при подключении 7.3. Классификация технологий реализации пассивных оптических сетей В зависимости от транспортной технологии, обеспечивающей широкополосный мультисервисный доступ, пассивные оптические сети, в соответствии с международными стандартами и рекомендациями, подразделяются на несколько видов: - APON – пассивная оптическая сеть использующая протокол ATM со скоростью передачи 155 или 622 Мбит/с; - ВPON – пассивная оптическая сеть представляющая расширение возможностей APON для доступа к дополнительным широковещательным услугам (В – broadcasting) на дополнительных длинах волн; - GPON – пассивная оптическая сеть, позволяющая расширить возможности APON за счет увеличения скорости передачи до 2,5 Гбит/с (G – gigabit); - ЕPON и GEPON – пассивная оптическая сеть, ориентированная на протокол Ethernet; - 10GPON (XG-PON) – эволюционное развитие технологии GPON, поддерживающее скорость передачи 10 Гбит/с; - 10GEPON (XG-EPON) развитие технологии GЕPON, поддерживающее скорость передачи 10 Гбит/с; - WDM-PON - технология спектрального уплотнения в пассивных оптических сетях. Технологии APON и BPON в настоящее время являются устаревшими. Технологии 10GPON и 10GEPON прошли полевые испытания, однако широкого применения пока не получили. Технология WDM-PON, предполагает использование волновую сетку DWDM для размещения большого количества параллельных высокоскоростных каналов поверх структуры PON. WDM-PON предлагает альтернативу схеме передачи, основанной на разделении во времени, как в GPON, схемой, где каждый ONT передает и принимает данные на определенной длине волны. В типичной архитектуре WDM-PON пассивные сплиттеры будут заменены на WDM фильтры. Основными достоинствами технологии WDM-PON являются: пользователю предоставляется выделенная полоса, сигналы абонентов физически изолированы; эффективно используется волокно (до 64 абонентов на волокно, как и в GPON); возможно значительное увеличение дальности связи, используя AWG с низкими потерями вместо неэффективных с точки зрения потерь сплиттеров. Основным недостатком WDM-PON является высокая стоимость, так как требуется использование узкополосных источников излучения. В настоящее время находится на стадии разработки. Таким образом, в настоящее время основными технологиями, реализуемыми на оптических сетях являются GРОN и GEPON. В табл. 7.2. приведена сравнительная характеристик технологий PON. Из таблицы 7.2 следует, что основными транспортными протоколами являются ATM, Ethernet и GEM. При проектировании сетей доступа необходимо выбрать из них наиболее подходящую для обеспечения максимальной пропускной способности при минимальных затратах внедрения сетей доступа, а также не упускать из вида факт эффективности «бесшовной модернизации». Таблица 7.2 – Сравнительные характеристики технологий PON Наименование параметра Наименование технологии APON, BPON GPON EPON, GEPON 10GEPON XL-PON (NG-PON1) NG-PON2 Нормативные требования (год создания) МСЭ-Т G.983.x (1998) МСЭ-Т G.984.x (2002) IEEE 802.3 п.п. 58-60, 64 (2005) IEEE 802.3 п.п. 66-68, (2005) МСЭ-Т G.987.x (2010) МСЭ-Т, FSAN (2010) Нисходящий поток (downstream) Длина волны, нм 1490±10 1490±10 1480-1580 1577-1590 1575-1580 1580-1600 1575-1580 1580-1600 Скорость передачи данных (), Мбит/с 155,52 622,08 1244,16 1244,16 2488,32 125 1250 10312,5 9935,28 39813,12 Пропускная способность физического уровня (),Мбит/с 147,19 599,86 1199,73 (~ 96%) 1199,73 2388,79 (~ 96%) 81,25 812,5 (~ 65%) 5671,875 (~ 65%) 9597,81 (~ 96%) 38391,33 (~ 96%) Восходящий поток (upstream) Длина волны, нм 1310±50 1310±50 1310±50 1260-1280 1260-1280 1260-1280 Скорость передачи данных (), Мбит/с 155,52 622,08 1244,16 2488,32 125 1250 10312,5 2488,320 9953,28 9953,28 Пропускная способность физического уровня (),Мбит/с 146,19 588,75 (~ 94%) 1169,51 2339,02 (~ 94%) 63,75 637,5 (~ 51%) 5259,375 (~ 51%) 2350,02 9420,07 (~ 94%) 9420,07 (~ 94%) Линейное кодирование NRZ NRZ 8B10B (75%) 8B10B (75%) 64B66B (97%) NRZ (efficiency 100%) TBD Классификация оптической распределительной сети (ODN) Class A+, Class B+, Class B+, Class C+ PX 10/20 PRX10/20/30PR 10/20/30 Class B+, Class C+ Class B+, Class C+ Услуги полный пакет услуг, «тройная услуга» + аналоговое ТВ полный пакет услуг, «тройная услуга» + аналоговое ТВ + HDTV полный пакет услуг, «тройная услуга» + аналоговое ТВ + HDTV + 3DTV Продолжение табл. 7.2. Доступ к среде множественный доступ с временным уплотнением; осуществляется с помощью управляющих кадров Вид транспортного протокола АТМ GEM (Ethernet, TDM, ATM, POTS) Ethernet и MPCP Ethernet и MPCP GEM (GFP, Ethernet, TDM, ATM, POTS) GEM, (WDM), GFP Максимальная дальность связи, км. 20 20 (лог. 60) 10 (20) 10 (20) 100 (с EDFA) 100(с EDFA) Максимальное число ветвей (абонентов) 32 64 (лог. 128) 16 (32) 16 (32) 1024 DWDM 1024 DWDM Сравнительная стоимость оборудования Очень низкая Средняя Средняя Высокая Высокая - Основные технические преимущества технологии GPON - высокая скорость в потоке downstream и более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM); - при равном коэффициенте разветвления на абонента сети GPON приходится более чем вдвое большая скорость передачи downstream по сравнению с абонентом сети GEPON; - высокая эффективность (превышающая 90%), как и его способность передавать как ATM-ячейки, так и кадры данных в формате инкапсуляции GFP. Кадры в нисходящем потоке имеют постоянную длительность 125 микросекунд. Они легко синхронизируются и обеспечивают доступ к 8 кГц сетевым часам, что особенно полезно для предоставления TDM-услуг. 7.4. Рекомендации МСЭ-Т для GPON G.984.x В рек. G.984.1 описана архитектура, а также изложены основные эксплуатационные характеристики и требования к производительности GPON систем. Пропускная способность в GPON составляет 1,244 и 2,488 Гбит/с в нисходящем потоке (к абоненту) и 155, 622 и 1,244 Гбит/с в восходящем потоке (от абонента). В основе GPON лежит архитектура ТDM/TDMA. Формально PON имеет максимальную дальность передачи 20 км, однако в рекомендацию была включена также и более низкая дальность – 10 км. Это позволило использовать более дешевые лазеры Фабри–Перо гигабитных скоростях передачи, несмотря на вносимый ими дисперсионный штраф. В соответствии с G.984.1 при определенных условиях можно осуществлять также передачу информации на дальние расстояния (60 км) и обеспечивать высокую степень разветвления (128 абонентских узлов ONT). При этом максимальная разница по расстоянию между ближайшим и самым удаленным ONT от ONU не должно превышать 20 км. В GPON обеспечивается поддержка большого числа основных форматов данных и пользовательских интерфейсов сети. Качеству обслуживания уделяется особое внимание. Например, в соответствии с рекомендацией запаздывание при двойном проходе для TDM услуг не превышает 3 мс. Это сводит к минимуму воздействие задержек в сети доступа на линию связи в целом. При передаче данных обеспечивается четкое разграничение классов услуг и управление трафиком. Это делает возможным предоставление VoIP и цифрового видео по сетям GPON. В G.984.1 также включены такие опции, как защитное переключение, наложение услуг и безопасность данных. Защитное переключение осуществляется способом, совместимым с BPON, но в стандарт было добавлено несколько дополнительных типов резервных конфигураций: защита с полным резервированием 1+1 (так называемая защита класса C), а также защита с частичным резервированием 1:1 (защита класса B). Наложение услуг требует, чтобы цифровая GPON система оставляла неиспользуемой расширенную полосу пропускания, как в G.983.3, позволяя, таким образом, включить WDM-наложение. В соответствии с требованием безопасности данных информация в восходящем потоке должна быть защищена, и должны существовать средства, с помощью которых может быть проведена идентификация ONT. Рек. G.984.2– это спецификация физического уровня сети GPON, зависящего от среды передачи (PMD), и она полностью описывает оптические компоненты, подходящие для GPON. PMD уровень - это уровень архитектуры G-PON, осуществляющий взаимодействие высших уровней архитектуры G-PON со средой, по которой осуществляется передача оптического сигнала. Данный уровень устанавливает следующие требования к среде передачи для скоростей нисходящего и восходящего потоков: • 1244.16 Мбит/с/155.52 Мбит/с; • 1244.16 Мбит/с/622.08 Мбит/с; • 1244.16 Мбит/с/1244.16 Мбит/с; • 2488.32 Мбит/с/155.52 Мбит/с; • 2488.32 Мбит/с/622.08 Мбит/с; • 2488.32 Мбит/с/1244.16 Мбит/с; • 2488.32 Мбит/с/2488.32 Мбит/с. Оптической средой передачи должен быть оптический кабель, в состав которого должно входить одномодовое оптическое волокно, удовлетворяющее требованиям Рекомендации МСЭ-Т G.652. PMD уровень выполняет условие, при котором восходящий и нисходящий потоки передаются по одной среде передачи. Передача нисходящего и восходящего потоков                   • в случае использования одного оптического волокна для передачи в прямом и обратном направлении устанавливается, что передача нисходящего потока осуществляется в 3-м окне прозрачности 1480-1500 им; • в случае использования двух оптических волокон для передачи в прямом и обратном направлении устанавливается, что передача нисходящего потока осуществляется во 2-м окне прозрачности 1260-1360 нм. Для восходящего потока: • в любом из вариантов: при использовании одного или двух волокон для передачи восходящего и нисходящего потоков передача восходящего   потока  осуществляется   во  2-м   окне   прозрачности 1260-1360 нм. Код, поступающий в линию ( в оптическое волокно ) - NRZ. Для кодирования    логической    «1»    используется    уровень    оптического излучения с высокой интенсивностью, для кодирования логического «0» используется оптическое излучение с меньшей интенсивностью. PMD уровень определяет два класса затуханий • 10-25 dB: класс В; • 15-30 dB: класс С. Два диапазона затуханий учитывают наихудшие показатели по затуханию во время эксплуатации сети. Они включают в себя потери на разветвителях, в разъемных соединителях, аттенюаторах и других оптических компонентах. Эти классы учитывают ситуации, когда может потребоваться установка новых разветвителей, возможность увеличения затухания в оптических соединителях из-за процессов старения и деградации материалов, и другие ситуации. PMD рекомендация также включает механизм прямого исправления ошибок (FEC). FEC необходимо в GPON, потому что из-за высоких пропускных способностей этих сетей бюджет оптических потерь уменьшается. Это происходит по двум причинам: во-первых, вследствие снижения чувствительности приемника (потому что приемник в широкополосных сетях вносит больший шум), во-вторых, из-за большего влияния хроматической дисперсии в волокне при больших скоростях. FEC добавляет приблизительно 3–5 дБ к бюджету мощности линии связи. Учитывая, что уровень PMD не управляет процессом прямого исправления ошибок, существует потребность в более надежном ограничителе «всплеска» (burst) трафика, который был бы более устойчив к шуму. Еще одно нововведение в GPON PMD – это возможность управления передатчиком ONT. Оно вызвано необходимостью использования лавинных фотодиодов (APD) в центральном узле OLT в случае выбора PON класса B или C. Для защиты приемника абонентские узлы ONT могут работать в трех режимах выходной мощности. В режиме 1 излучение ONT соответствует номинальному значению. В режимах 2 и 3 оно снижено по сравнению с мощностью в режиме 1 на 3 и 6 дБ, соответственно. Эта особенность позволяет центральному узлу OLT контролировать мощность абонентских узлов в том случае, когда он считает сигналы от ONT слишком сильными, или увеличивать мощность передатчиков в ONT, если полученный оптический сигнал слишком слаб. В рек. G 984.3 описываются спецификации уровня управления передачей (TC – Transmission Convergence) в GPON. Этот документ следует за определением уровня PMD и описывает специальную фреймовую (кадровую) систему координации и управления передачей данных в PON. Две важнейшие особенности этого протокола – его очень высокая эффективность (превышающая 90%) и его способность передавать как ATM ячейки, так и кадры данных в формате инкапсуляции GFP. Этот документ также содержит описание динамического распределения полосы пропускания и некоторых других функций в качестве дополнительных приложений к стандарту. Кадры в нисходящем потоке имеют постоянную длительность 125 микросекунд. Они легко синхронизируются и обеспечивают доступ к 8 кГц сетевым часам, что особенно полезно для предоставления TDM услуг. Кадр в нисходящем потоке состоит из 3 частей: блока физического Контроля (PCB), ATM участка, и участка GEM (Gigabit Encapsulation Mode – «гигабитный режим инкапсуляции»). PCB содержит всю информацию заголовка физического уровня, необходимую для контроля и управления пассивной оптической сетью, включая посылку OAM сообщений, передачу сигналов низкого уровня и таблицу полосы пропускания. Участок ATM представляет собой динамически распределяемую часть кадра. Он переносит ATM ячейки в ONT, где с помощью индикатора виртуальной линии (VPI) ATM определяется, какая ячейка предназначается какому ONT. Участок GEM используется для доставки фрагментов GEM в абонентские узлы, которые используют идентификаторы Port-ID для определения, какой фрагмент принадлежит какому ONT. Весь процесс, необходимый для анализа и обработки этой кадровой системы, очень прост и помогает уменьшить количество логических элементов и обеспечить более эффективное взаимодействие компонентов системы. GEM – метод инкапсуляции в GPON, используемый для доставки абонентам разнообразных услуг и эффективного использования полосы пропускания в пассивных оптических сетях. Метод инкапсуляции GPON, или GEM, обеспечивает базовый механизм преобразования клиентского трафика вышележащих уровней для передачи его по транспортной сети. Транспортная сеть может быть любого типа: SONET/SDH, G.709 ITU-T (OTN) и GPON. GEM обеспечивает гибкую структуру инкапсуляции кадров, которая поддерживает кадры как постоянной, так и переменной длины. Так как GEM обеспечивает базовый механизм эффективной и простой доставки различных услуг по синхронной транспортной сети, он идеально подходит в качестве основы для уровня GPON TC. Кроме того, тот факт, что, используя GEM, GPON TC-уровень является синхронным по своей природе и использует присущие SONET 8 кГц- (125 мкс) кадры, позволяет напрямую поддерживать TDM-услуги. Кадр в восходящем потоке динамически управляется центральным узлом с помощью таблицы полосы пропускания. Таблица полосы пропускания – это список времен начала и конца, каждое из которых относится к определенному идентификатору Allocation-ID абонентского узла ONT. Каждый ONT может содержать несколько Allocation-ID или только один, в зависимости от профиля услуги. После согласования с таблицей полосы пропускания ONT начнет передачу информации в восходящем потоке к OLT только в указанном окне; в остальной части кадра ONT прекратит передачу. Если ONT должен осуществлять передачу в двух последовательных временных окнах, он только один раз посылает заголовок физического уровня в восходящем потоке, экономя полосу пропускания. Результирующий поток «всплесков» легко интерпретируется в центральном узле с помощью сохраненной таблицы полосы пропускания и идентификаторов абонентских узлов и потока, «вложенных» непосредственно в передаваемые данные. Протокол GPON способен передавать как ATM-, так и GEM-данные, однако стандарт построен таким образом, чтобы оборудование могло поддерживать любой или оба режима передачи. Рек. G.984.4 – GPON OMCI-спецификация, которая определяет исправленные функции OMCI для управления новыми и измененными свойствами GPON-систем. OMCI (ONT Management and Control Interface) используется OLT для контроля ONT. Этот протокол позволяет OLT: • устанавливать соединения через ONT; • управлять UNI через ONT; • запрашивать информацию о конфигурации и статистику качества передачи; • автономно информировать системного оператора об ошибках и проблемах с соединением. Протокол OMCI работает через ATM соединение между OLT контроллером и ONT контроллером, которое устанавливается после ONT инициализации. Протокол OMCI ассиметричный - контроллер в ONT «главный», а в ONT «подчиненный». Один OLT может контролировать несколько ONT через разные каналы управления. OMCI управляет ONT по следующим функциональным направлениям (областям): • область управления конфигурации сети; • область управления устранением неисправностей; • область управления качеством передачи; • область управления защитой информации; • область управления расчетами Достоинства GPON • использование «гигабитного режима инкапсуляции» GEM для подключения любого клиента к GPON; • поддержка симметричных и несимметричных скоростей передачи данных в восходящем и нисходящем потоке; • поддержка до 256 логических ONT на одну длины волны; • механизм распределения полосы пропускания в восходящем потоке с помощью маркеров (указателей) в нисходящем потоке; • реконфигурируемое число защитных битов на ONT; • автоматическое и периодическое обнаружения ONT; • автоматическое масштабирование при обнаружении дрейфа окна ONT; • защита каждого ONT-соединения с помощью алгоритма AES; • большое число различных состояний и отчетов от абонентских узлов (ONT) центральному (OLT); • контроль соглашений об уровне услуг (SLA – Service Level Agreement); • динамическое распределение полосы (DBA) пропускания. 7.5. Оборудование GPON 7.5.1. Оптический линейный терминал OLT Рассмотрим основные характеристики Huawei OLT SmartAX MA5600T.  Производительность системы: - суммарная пропускная способность объединительной шины - 3.2 Тбит/с; - емкость коммутации управляющих плат - 960 Гбит/с; - поддержка до 512 тыс. MAC адресов; - коммутация L2/L3 на линейной скорости; -синхронизация BITS/E1/STM-1/Ethernet IEEE 1588v2; Возможности - реализация GE/GPON/NGPON на одной платформе - интерфейсы GE/10GE аплинков/каскадирования, максимум 36*10GE или 140*GE интерфейсов; - платформа обеспечивает поддержку услуг IPTV для 8 тыс. пользователей; - поддерживается до 4 тыс. каналов широковещательной передачи; - дублированное подключение ONU к двум OLT для резервирования; - технология H-QoS поддерживает 3-уровневый QoS (по ISP/ услугам/ пользователям), для гибкого регулирования SLA разных групп пользователей для различных контент-провайдеров Рисунок 7.4 – Платформа SmartAX MA5600T.  Плата доступа GPON: - 8 портов на плату со сменными оптическими модулями SFP (Class B+ или Class C+); - поддержка 4000 GEM портов и 1000 T-CONT на порт GPON; - система обнаружения и изоляции некорректно работающих ONT (передающих в несанкционированном тайм-слоте, либо монопольно занимающих все время вещания);коэффициент деления до 1:128 (для модуля Class C+); - двунаправленный FEC (uplink/downlink); Параметры GPON модулей. Двунаправленный режим приёма/передачи по одному волокну обеспечивается благодаря компактному использованию в SFP (Small Form Factor Multi-Sourcing Agreement) лавинного фотодиода APD в режиме приемника на длине волны 1310nm, и DFB лазера с распределенной обратной связью в качестве передатчика на дине волны 1490 нм. - модуль Class B+: чувствительность до -28 дБм выходная мощность (1490 нм) – от 1,5 дБм до 5 дБм - модуль Class С+: чувствительность до -30 дБм; выходная мощность (1490 нм) – от 3 дБм до 7 дБм - физическая дальность связи на центральной длине волны 1310 нм более 20 км и 60 км логическая Рисунок 7.5 – Оптический модуль GPON  Таблица 7.3. Параметры оптических интерфейсов OLT SmartAX MA5600T Параметр Символ Min значение Типовое значение Max значение Ед. изм. Примечание Скорость передачи 2488,32 Mbps Скорость приёма 1244,16 Mbps Передатчик Дальность передачи 20 км Средняя выходная мощность +1,5 +4,5 дБм Коэффициент гашения ER 10 дБ Центральная длина волны 1480 1490 1500 нм DFB лазер Ширина спектра (-20 дб) RMS 0,4 1 нм Относительный шум интенсивности RIN -120 дБ/Гц Штраф по дисперсии TDP 0,5 дБ Приёмник Входная длина волны 1260 1360 нм APD диод Чувствительность -29 дБм Уровень перегрузки -8 дБм Коэффициент отражения -33 -27 дБ Время нарастания фронта оптического импульса 260 пс 7.5.2. Оптический сетевой терминал ONT Серия ONT EchoLife – это сетевые оптические терминалы, спроектированные для домашних пользователей и пользователей малых и домашних офисов (SOHO).В серию входит несколько моделей. отличающихся функционалом. В таблице 7.4 приведена сравнительная характерситкиа трех моделей. Внешний вид ONT HG8245 приведен на рис. 7.6. Рисунок 7.6 – Оптический сетевой терминал (ONT) HG8245.  Таблица 7.4 – Основные технические характеристики ONT EchoLife Основные технические характеристики EchoLife HG8247 EchoLife HG8245 EchoLife HG8240 1 2 3 4 Поддержка технологии «Triple Play» + + + Поддержка услуг: VoIP (Voice over IP) FoIP (FAX over IP) MoIP(Modem over IP) VoIP, FoIP, MoIP VoIP, FoIP, MoIP VoIP, FoIP Поддержка Wi –Fi + + - USB порт + + + Поддержка управления по TR69 и OMCI + + + Поддержка кабельного ТВ (RF) + - - Мониторинг трансивера GPON + + + Поддержка Ethernet Поддержка PPPOE/DHCP  Server/NAT/ALG/MulticastVLAN Поддерживаемый размер Eth фрейма  до 2000 байт до 2000 байт до 2000 байт Размер таблицы MAC 1024 адресов, поддержка  255 групп мультикаст Поддерживаемые абонентские интерфейсы 4 порта 10/100/1000 Base-T Ethernet 2 порта телефонных (SIP,H.248); 1 RF порт 4 порта 10/100/1000 Base-T Ethernet 2 порта телефонных (SIP,H.248); 4 порта 10/100/1000 Base-T Ethernet 2 порта телефонных (SIP,H.248); Поддерживаемые сетевые интерфейсы GPON (SC/APC) GPON (SC/APC) GPON (SC/APC) Класс GPON интерфейса Class B+ Class B+ Class B+ Оптические параметры приведены в табл. 7.5. Таблица 7.5. Параметры оптических интерфейсов ONT Параметр Символ Min значение Типовое значение Max значение Ед. изм. Прим. Скорость передачи 1244,16 Mbps Скорость приёма 2488,32 Mbps Передатчик Дальность передачи 20 км Средняя выходная мощность +0,5 +5 дБм Коэффициент гашения ER 10 дБ Центральная длина волны 1260 1310 1360 нм DFB лазер Ширина спектра (-20 дб) RMS 0,3 1 нм Штраф по дисперсии TDP 0,5 дБ Приёмник Входная длина волны 1480 1490 1500 нм APD диод Чувствительность -28 дБм Уровень перегрузки -8 дБм Коэффициент отражения (1480нм-1500нм) -20 дБ Время нарастания фронта оптического импульса 150 пс 7.5.3. Блок резервного питания абонентских устройств ONT Абонентские устройства GPON ONT, могут комплектоваться блоками резервного питания рис. 7.7, укомплектованные тремя видами аккумуляторных батарей (см. табл. 7.6). Рисунок 7.7 – Порядок подключения резервного питания Характеристики зарядного устройства: • Размеры (Г х Ш х В): 105 мм . 50 мм . 35 мм. • Номинальное входное напряжение: от 100 до 240В AC, 50–60 Гц. • Номинальное выходное напряжение: 13,8В постоянного тока. • Номинальный выходной ток: 2,5 A. Таблица 7.6 – Характеристики батарей Тип Номинальная емкость Масса Напряжение заряда Номинальное выходное напряжение Размеры (Г . Ш . В) HW-Li2Ah 2 А/ч ≈0,25 кг 13,8В DC 11,1В DC 150 мм x 100 мм x. 50 мм HW-Li4Ah 4 А/ч ≈0,45 кг HW-Li10Ah 10 А/ч ≈0,9 кг 7.6. Оптический сплиттер для сетей доступа FTTH PON Известно две технологии производства оптических сплиттеров: сплавная биконическая и планарная волноводная. Сплавные биконические сплиттеры и изготавливаются путём сваривания вместе двух скрученных волокон. К достоинствам технологии можно отнести относительно простой производственный процесс, низкую чувствительность к колебаниям температуры окружающего воздуха и широкий диапазон значений деления мощности сигнала (с шагом менее 5 %). Конструктивно исполняются в виде цельного корпуса с коэффициентом деления до 1х4. Для получения большего коэффициента деления необходимо использовать каскадное соединение нескольких сплиттеров 1х2, 1х3 или 1х4. Однако при этом разброс коэффициентов деления по портам может увеличиваться, а также растут избыточные потери. Рисунок 7.8 – Конструкция сплавного сплиттера двухпортового и многопортового на базе сплавных разветвителей Планарные сплиттеры изготавливаются на основе планарных волноводов, конструкция приведена на рис. 7.9. Рисунок 7.9 – Конструкция планарного сплиттера Планарные сплиттеры изготавливаются по технологии планарных световодов, располагающихся на чипе. Особенности технологии: - коэффициент деления от 1х4 и выше (1х32, 1х62), также возможен вход двух волокон (используется при резервировании); - только симметричное разделение оптического сигнала; - равномерность затухания по портам; - широкий диапазон рабочих длин волн. Исполнение сплиттеров может быть как корпусированное с оконцовкой разъемами, так и в компактном исполнении для размещения в сплиттерных муфтах (см. рис. 7.10, 7.11). Рисунок 7.10 – Внешний вид оконцованного планарного сплиттера Рисунок 7.11 – Внешний вид неоконцованного планарного сплиттера Типовые технические характеристики приведены в табл. 7.7. Таблица 7.7 – Технические характеристики планарных сплиттеров 1х8 1х16 1х32 1х64 Рабочие длины волн, нм 1260…1650 Вносимые потери (макс), дБ 10,8 13,8 18 20,3 Неравномерность по каналам, дБ 0,45 0,6 0,75 0,9 Потери, зависящие от поляризации дисперсии, дБ 0,03 0,04 0,06 0,07 Неравномерность в диапазоне длин волн, дБ 1,0 1,0 1,0 1,5 Направленность, дБ 55 Температура эксплуатации, оС от –40 до +65 7.7. Расчет параметров оптического тракта 7.7.1. Расчет бюджета оптической мощности Оптический бюджет приемопередающего оборудования определяется как интервал [, ], измеряемый в дБ, где , , где ,- максимальный и минимальный уровень мощности передатчика, дБм, соответственно; - уровень перегрузки приемника, дБм; - чувствительность приемника, минимально-допустимый уровень принимаемого сигнала, при котором коэффициент ошибок не превышает заданный уровень (как правило, 10-12 для GEPON), дБм. Волоконно-оптический тракт удовлетворяет заданному бюджету, если вносимое затухание в тракте с учетом допустимых искажений сигналов попадают в интервал [, ]. Таким образом, можно записать условия при которых спроектированная сеть будет работоспособна: , где - затухание в оптическом тракте, дБ; - штраф, дБ; - эксплуатационный запас, дБ. Штраф учитывает ухудшение приема сигнала из-за искажения формы сигнала из-за хроматической и поляризационной модовой дисперсии. Штрафной член может зависеть от длины волны, однако рекомендуется суммарно оценивать все такие потери величиной 1 дБ. Эксплуатационный запас учитывает деградацию характеристик систем передачи и увеличения затухания в оптическом тракте при эксплуатации. Для PON сетей, как правило, принимают дБ. Таким образом, в первом случае определяется работоспособность системы по перегрузке приемника, а во втором случае – по чувствительности приемника. В случае если на приеме уровень сигнала ниже порога чувствительности приемника – необходимо принимать меры по снижению затухания в оптическом тракте Поскольку на PON сетях сплиттер вносит существенное затухание, то ситуация при которой уровень на приеме будт превышать уровень перегрузки возможет только при топологии “шина” у ближайших абонентов к OLT. В типовых случаях рассчитывать не надо. Поскольку характеристики оптических интерфейсов OLT и ONT отличаются, запишем следующие формулы: - в направлении от OLT к ONT (нисходящий) на длинах волн 1490 нм и 1550 нм . - в направлении от ONU к OLT (восходящий) на длине волны 1310 нм . 7.7.2. Расчет затухания в оптическом тракте Расчет бюджета мощности в оптических сетях доступа связан со следующими особенностями: - согласно спецификациям заявляются нормированные значения протяженности оптического тракта; - в оптических трактах различных абонентов присутствует различное количество пассивных компонент; - расчеты производятся для максимально-допустимых значений вносимых затуханий оптических компонент; - расчеты производятся на рабочих длинных волн. Затухание в оптическом тракте пассивной оптической сети доступа с древовидной структурой будем рассчитывать по формуле: , где - максимальное значение коэффициента затухания ОВ, дБ/км; - длина волны излучения, нм; - протяженность ОВ в оптическом тракте, км; - затухание, вносимое разъемным соединением, дБ; - количество разъемных соединений в оптическом тракте; - затухание, вносимое неразъемным соединением, дБ; - количество неразъемных соединений в оптическом тракте; - затухание, вносимое j-м оптическим разветвителем, дБ; - количество оптических разветвителей в оптическом тракте. Расчеты производятся для оптических трактов всех абонентов с учетом спектральной зависимости параметров ОВ и пассивных компонент. Расчеты производятся следующим образом: - в направлении от OLT к ONT на длинах волн 1490 нм и 1550 нм; - в направлении от ONT к OLT на длине волны 1310 нм. Параметры оптических компонент, которые можно использовать при расчетах приведены в табл. 7.8. Значения максимального коэффициента затухания берутся с учетом дополнительных потерь при укладке в ОК. Как и для длины волны 1550 нм максимально-допустимое затухание сварных соединений на длине волны 1490 нм можно равным 0.1 дБ. При использовании разветвителя с другими коэффициентами ветвления, берется максимальное затухание по паспортным данным. Затухание разъемных SC соединителей принимается равным 0.5 дБ для всех длин волн. Таблица 7.8 – Параметры компонент оптического тракта Параметр , дБ/км , дБ , дБ (1х32), дБ 1310 нм 0.36 0.2 0.5 18 1490 нм 0.26 0.1 0.5 18 1550 нм 0.22 0.1 0.5 18 Лекция 8. Линейно-кабельные сооружения FTTH PON 8.1. Структурная схема оптической сети доступа Структурная схема оптической сети доступа показана на рисунке 8.1. В данном случае приведен вариант для случая городской застройки с многоквартирными зданиями. При этом сплиттер размещается в оптическом распределительном шкафе в здании абонентов. В общем случае, спилттер может размещаться как в уличном телекоммуникационном шкафе, так и в оптических муфтах в случае построения сети в коттеджном поселке. Рисунок 8.1 – Схема оптической сети доступа FTTH PON. Можно выделить три основные участка оптической сети доступа: - станционный участок, включающий оборудование оптического линейного терминала (OLT) и оптический кросс высокой плотности ODF, смонтированные на узле оператора; - линейный участок, представляющий собой совокупность волоконно-оптического кабеля (ОК), оптических распределительных шкафов (ОРШ), оптических разветвительных коробок (ОРК), этажных ответвителей (ЭО), оптических сплиттеров, коннекторов и соединителей, располагающихся между станционным и абонентским участками (участок между ODF и ОРК, см. рис. 8.1); - абонентский участок, представляющий собой абонентскую разводку от элементов распределительных устройств до оптической розетки и активного оборудования ONT в квартире абонента или до группового сетевого узла MDU, смонтированного в офисе корпоративного клиента (участок между ОРК - ONT, см. рис. 8.1). 8.1.1. Станционный участок OLT располагается в помещении АТС, район обслуживания которой определяет зону охвата PON. Оборудование OLT, связывает оконечное оборудование абонентов с сетью Интернет и другими источниками услуг по передаче голоса, данных и видео (услуга Triple Play). Оптические порты OLT c PON интерфейсом подключаются к ODF с помощью оптических патч-кордов или оконцованных микрокабелей. ODF предназначен для распределения ОК по направлениям, перекроссировки и соединения со станционным ОК. В случае использования на PON двухкаскадной схемы размещения сплиттеров, первый каскад с малым коэффициентом ветвления (1:2, 1:4) следует устанавливать непосредственно в ODF с целью экономии станционных портов. Рекомендуется использовать ODF модульного типа с возможностью наращивания емкости кросса при росте абонентской базы. Основными критериями при выборе типа ODF являются: - компактность оборудования; - удобство выкладки и кроссировки кабеля; - большое количество и высокая плотность портов. 8.1.2. Линейный участок Линейный участок состоит из: магистрального участка от ODF до ОРШ и распределительного участка от ОРШ до ОРК. Варианты реализации линейного участка будут определяться особенностью территориального размещения абонентов. Так, например, для района плотной застройки с многоквартирными домами применяется однокаскадная схема включения сплиттера, который располагается в ОРШ, находящемся непосредственно в здании. Линейный участок в коттеджных поселках может быть реализован с использованием каскадного включения сплиттеров, размещаемых в оптических муфтах с коммутационными панелями (топология “дерево”). Задача магистрального участка подвести необходимого количества волокон к сконцентрированной группе абонентов с учетом топологии и емкости кабельной канализации или существующей инфраструктуры сетей освещения и др. Магистральный участок может оканчивается уличным шкафом с установкой сплиттера, подъездным ОРШ со сплиттером или специальной механической оптической муфтой с облегченным доступом к ОВ и возможность размещения сплиттеров и коммутационных панелей (например для коттеджных поселков). Реализация магистрального участка определяется особенностями подключаемых к магистрали зданий (высотные или малоэтажные), особенностей городской застройки (жилые кварталы, офисы), возможностей по прокладке ОК по территории и размещению оборудования непосредственно в этих зданиях. Для прокладки на магистральном участке PON района многоэтажной застройки должен использоваться ОК большой емкости с многомодульной структурой. Использование модульной конструкции позволяет осуществлять подключения к одной магистрали несколько близко расположенных зданий последовательным размещением оптических муфт, в которых отдельный модуль ответвляется на здание, а остальные модули проходят транзитом, не разрезаясь. Такой способ прокладки позволяет исключить дополнительные сварки и снизить общую стоимость монтажных работ. Общий принцип определения количества требуемых ОВ на одно здание – одно ОВ на каждые N квартир (без учета резерва), где N соответствует количеству портов используемых оптических сплиттеров или максимальному коэффициенту ветвления PON интерфейсов OLT, в зависимости от требований к полосе пропускания для каждого абонента. Наличие в жилом доме офисного помещения с отдельным входом должно приниматься за одну квартиру. В районе многоэтажной застройки магистральный участок оканчивается в ОРШ, которые устанавливаются в местах, доступ к которым для посторонних затруднен, в средней части здания. Параметры и комплектующие ОРШ определяются в соответствии с общим количеством квартир в здании и с учетом установки в нем необходимого количества сплиттеров. Распределительный участок в многоэтажных жилых зданиях находится между ОРШ до этажных распределительных элементов сети (ОРК, ЭО). ОК распределительного участка прокладывается внутри зданий по подвальным этажам и техническим подпольям, по вертикальным стоякам через все этажи здания. На этапе проектирования вертикального распределительного участка здания необходимо руководствоваться следующими принципами: – простота подключения; –оперативность подключения квартиры абонента к вертикальному распределению после подаче заявки от абонента; – минимальная стоимость кабельных изделий и материалов. При монтаже вертикального распределительного участка в здании учитывается ряд характеристик здания, наиболее важными из которых являются: – количество квартир на этаже; – доступность слаботочных ниш и наличие свободного пространства в них; – возможность прокладки ОК в вертикальных каналах здания. При проектировании распределительного участка в доме емкость вертикального ОК может закладываться с учетом 100% подключения абонентов. Это объясняется тем, что в дальнейшем стоимость допрокладки и работ в здании абонента может оказаться существенно выше, нежели стоимость ОК c избыточным на данный момент количеством ОВ. При установке и монтаже этажных распределительных устройств должно быть предусмотрена перспектива подключения всех квартир на этаже. Подключение ОК вертикального распределительного участка в здании производится через патч-панель к разъемам сплиттеров в ОРШ, независимо от места их расположения, без промежуточных муфт и переходов на другой тип ВОК. Монтаже ОВ вертикального распределительного участка в здании может производиться как с использованием сварных соединений, так и с помощью механических соединителей или неполируемых оптических коннекторов. Общепринятой технологией монтажа вертикального ОК является использование ОРК или этажных ответвителей, в через который ОК проходит транзитом, без разрезания, а необходимые оптические модули или ОВ отводятся через “окошко” в оболочке кабеля. Эксплуатационный запас ОК вертикальной прокладки длиной 15-20 метров рекомендуется предусматривать на последних этажах здания. Запас сматывается в бухту диаметром (согласно требованиям минимально допустимого радиуса изгиба). 8.1.3. Абонентский участок находится между этажной ОРК или ЭО до помещения абонента, включая абонентскую оптическую розетку и оптический сетевой терминал (ONT). В случае использования ОРК одноволоконный абоненский ОК оконечивается и подключается к разъему на ОРК и протягивается до помещения абонента. При использовании этажных ответвителей оптический модуль, вытянутый из вертикального кабеля, помещается в защитную трубку и доводится до абонента. Если запаса модуля оказывается недостаточно – устанавливается микро-муфта на одно сварное или механическое соединение. При реализации FTTH PON в коттеджных поселках распределительный и абонентский кабель может отводится от разветвительной или сплиттерной муфты маловолоконным ОК. Технология разводки и монтажа в квартире абонента должно соответствовать следующим требованиям: – наименьшее время присутствия монтажников в квартире; – монтаж абонентской оптической розетки на минимальном расстоянии от входа в квартиру; – монтаж абонентского ONT в удобном для абонента месте; – возможность прокладки медножильных кабелей (UTP) по помещениям до оконечных устройств – компьютеров, телефонов и ТВ-приставки (STB). 8.2. Линейно-кабельные сооружения FTTH PON 8.2.1. Оптический кабель для магистрального участка На магистральном участке FTTH PON могут использоваться конструкции ОК, аналогичные тем, что используются на сетях FTTB. 8.2.2. Оптический кабель для распределительного участка Пожаробезопасность является важным аспектом при построении домовых кабельных систем. Прокладка ОК не должна ухудшать параметры пожарной безопасности здания. На пожарную безопасность влияют как выбор типа кабеля, так и способ его прокладки. Пожаробезопасные кабели являются огнезащищенными или пожарозащищенными (FR), не содержат галогенов (HF), и обладают низким дымообразованием. Характеристику кабеля по пожарной безопасности принято указывать с помощью комбинации букв, отражающих его свойства. Наиболее распространенные сокращения в маркировке: FRNC - огнезащищенный, неагрессивный: LSОH - с низким дымообразованием, с нулевым содержанием галогенов; LSZH - с низким дымообразованием, с нулевым содержанием галогенов; HFFR - без галогенов, огнезащищенный; FRZH - огнезащищенный, с нулевым содержанием галогенов; LSFRZH - с низким дымообразованием, огнезащищенный, с нулевым содержанием галогенов. Для организации домовой распределительной сети в многоквартирных зданиях наиболее удобной и эффективной является конструкция оптического кабеля с прямым доступом к оптическому модулю/волокну. Структура подобного кабеля позволяет прямой доступ к каждому ОВ в любой точке, что упрощает монтаж и сокращает время инсталляции. Гибкий модуль может быть извлечен на длину от 5 до 25 м. На рис. 8.2 приведен пример конструкции подобного кабеля производства ACOME. Особенностями данной конструкции являются: - оболочка оптического модуля выполнена в виде тонкой полимерной пленки, что обеспечивает его гибкость; - четыре оптических волокна в одном модуле; - отсутствует гидрофобное заполнение сердечника; - силовые элементы выполнены в виде двух стеклопластиковых прутков в оболочке; - оболочка выполнена из компаунда, не поддерживающего горение с низким выделением дыма и не содержащим галогенов; - на оболочке имеются выпуклости по всей длине кабеля, указывающие на место вскрытия кабеля. Рисунок 8.2 - Конструкция оптического кабеля ACOME – H-PAC: 1 -оптический модуль; 2 - периферийные силовые элементы из стеклопластика; 3 - внешняя оболочка; 4 - выпуклости на оболочке. Основные параметры приведены в таблице 8.1. Таблица 8.1. Основные технические параметры ACOME – H-PAC Диаметр кабеля, мм Вес кабеля,  кг/км Механические характеристики Раздавливающая нагрузка, Н/10 см Растягивающая нагрузка, Н Радиус изгиба, мм 8.5 60 не менее 80 400 85 Оптические кабели подобной конструкции выпускает ряд зарубежных производителей, например, Draka, Prysman Verticasa и т.д. На рынке появились подобные ОК под маркой российских кабельных заводов. Кабель Mini-Breakout для межэтажной вертикальной прокладки в многоквартирных домах предлагает TE Connectivity (Tyco Electronics). Кабель специально разработан для использования в сетях FTTH. Каждое волокно в кабеле покрыто специальной защитной оболочкой с интегрированным силовым элементом и представляет собой отдельный независимый элемент в конструкции кабеля. Благодаря этому кабель имеет небольшой диаметр и высокую гибкость и может протягиваться вертикально через любые каналы. Усиленная конструкция индивидуальных оптических волокон защищает от повреждения при макроизгибах и позволяет безопасно извлекать индивидуальные волокна из кабеля через небольшие надрезы в оболочке. Очень компактный и гибкий кабель, позволяет быстро прокладывать кабель через узкие каналы в зданиях. Диаметр кабеля 8мм. Рабочая температура -30/+60 o C. Рисунок 8.3 – Кабель TYCO Riser В данной конструкции кабеля используется одноволоконный оптический модуль Pico-Breakout с защитными элементами в виде арамидных нитей и промежуточной защитной оболочкой. Характеристики приведены в таблице 8.2. Таблица 8.2 - Параметры модуля Pico-Breakout Диаметр кабеля 780 ± 30 мкм Минимальный радиус изгиба при инсталляции 5 мм Минимальный радиус изгиба при эксплуатации 20 мм Раздавливающая нагрузка 400Н на 100 мм Стойкость к удару 0,1 Дж Существуют варианты распределительного кабеля схожей конструкции, за исключением того, что волокна в них находятся каждое по отдельности в буферном покрытии 900 мкм. Свободное размещение также позволяет выводить значительные по длине участки волокна через разрез в кабеле. Количество волокон в подобных кабелях как правило составляет от 2 до 48. В конструкцию подобных ОК могут включаться армирующие арамидные нити обеспечивающие стойкость к растягивающим усилиям (см. рис. 8.4). Наличие буферного покрытия 900 мкм позволяет упростить вывод ОВ из кабеля и упростить работу с ОВ при монтаже, если ОРК на этаже не используется. Общий алгоритм монтажа распределительной сети на основе подобного кабеля можно представить в следующем виде (см. рис. 8.5): 1-й этап. Устанавливается распределительный шкаф с оптическим разветвителем. 2-й этап. Прокладывается вертикальный распределительный кабель с упрощенным доступом к ОВ. 3-й этап. В оболочке кабеля специальным инструментом прорезывается окно на 2-3 этажа выше или ниже подключаемого абонента, в зависимости от места расположения распределительного шкафа. Модуль, который необходимо будет выводить, перерезается. 4-й этап. Для вывода из кабеля оптического модуля прорезывается окно на этаже подключаемого абонента и вытягивается требуемый модуль. На место вскрытия ОК устанавливается этажный ответвитель или распределительная коробка. Рисунок 8.4. - Конструкция распределительного оптического кабеля с волокнами в 900 мкм буферном покрытии. а) б) в) Рисунок 8.5 - Монтаж вертикального распределительного ОК с упрощенным выводом модуля а) вскрытие ОК; б) ОК с прорезанным окном; в) вывод оптического модуля Для организации FTTH в коттеджных поселках на участке распределительной сети может применяться кабель плоской конструкции с выносным силовым элементом. Подобный кабель, называемый drop-кабель, применяется для перехода от сплиттерной муфты на опоре к зданию абонента. Выносной силовой элемент, выполненный из фосфатированной стальной проволоки или стального троса, соединен полиэтиленовой перемычкой с кабелем типа “двойной квадрат”. Периферийные силовые элементы защищают ОВ от внешних воздействий. В качестве силовых элементов могут использоваться стальные проволоки или стеклопластиковые стержни. Оптическое волокно (без модуля) находится в отведенном для него канале, между двумя половинками кабеля. Специальный профиль кабеля с канавкой для доступа к волокну облегчает работу с кабелем. Кабель может содержать одно, два или четыре оптических волокна, соответствующих рекомендации G.652D или G.657.A. Наружная оболочка изготовлена из не распространяющего горение безгалогенного низкодымного материала – LSZH. На рис. 8.6. Приведена конструкция подобного кабеля с выносным силовым элементом в виде стального троса, в табл. 8.3 приведены основные характеристики. Рисунок 8.6 –Конструкция drop-кабеля типа “двойной квадрат” с силовыми элементами в виде стального троса и стальной проводоки Таблица 8.3 Параметры drop-кабеля с силовыми элементами в виде стального троса и стальной проводоки На рис. 8.7. приведена конструкция подобного кабеля с выносным силовым элементом в виде стального троса и периферийными силовыми элементами в виде стеклопрутков. Рисунок 8.7 –Конструкция drop-кабеля типа “двойной квадрат” с выносным силовым элементом – стальной трос Отличие в параметрах заключается в том, что допустимая растягивающая нагрузка снижается до 150/450 Н. Один из способов реализации распределительного участка заключается в прокладке длинных и тонких кабелей с одним или двумя волокнами от оптического разветвительного шкафа до квартир абонентов. Вначале прокладываются вертикальные каналы из пластиковых труб и на этажах устанавливаются распределительные коробки. После этого абоненты готовы к подключению («пройденные» абоненты, но не оптикой, а каналом для нее). При подключении от центрального оптического кросса, установленного в центре дома, проводится длинный абонентский претерминированный кабель прямо в квартиру. При этом от распределительной коробки к абоненту в квартиру проводится кабель-канал или пластиковый гофрорукав. Основными достоинства данного подхода заключаются в отсутствии одиночных сварок в подъездах, простота монтажа и эффективность при малом проценте охвата в особенности для малоэтажных зданиях. Однако данный подход имеет и ряд существенных недостатков: - при подключении конкретного абонента возникает необходимость прокладки длинных отрезков ОК от абонента к ОРШ через множество распределительных коробок; - как правило, требуется строительство нового вертикального стояка диаметром не менее 50 мм; - для высотных зданий (количество этажей свыше 9) при большом проценте охвата возникают проблемы при протяжке ОК; - используется большая номенклатура претерминированных кабелей. Конструкция претерминированного ОК для данного варианта, как правило, аналогична стандартным монтажным шнурам: ОВ в буферном 900 мкм покрытии, силовые элементы из арамидных нитей, негорючая оболочка. В настоящее время претерминированные ОК подобного типа производятся рядом отечественных производителей. Рисунок 8.8 - Претерминированный оптический кабель Также для строительства распределительного и абонентского участка могут применяться многоволоконые претерминированные кабельные сборки, представляющие собой строительную длину оптического кабеля необходимой длины, волокна которого в промышленных условиях оконцованы оптическими коннекторами (см. рис. 8.9). При этом исключается необходимость сращивания или оконцевания ОВ на лестничной площадке или в помещении абонента. . а) б) Рисунок 8.9 - Претерминированная кабельная сборка а) многоволоконная сборка; б) сборка смонтированная в кроссе Для  осуществления монтажа претерминированных кабельных сборок разработаны специализированные конструкции оптических кроссов, позволяющие осуществить надежное крепление кабельной сборки в корпусе. В зависимости от условий эксплуатации для изготовления кабельных сборок используется кабели различных типов и конструкции. Монтаж распределительного участка при этом выполняется следующим образом: свободный конец претерминированного ОК, заведенного и смонтированного в этажном миникроссе, прокладывается по вертикальному стояку до оптического распределительного шкафа, а сам миникросс устанавливается на этаже и далее в квартиру абонента по кабель-каналу прокладывается патчкорд или пигтейл. Для экономии средств при реализации данного подхода этажные миникроссы устанавливаются лишь на тех лестничных клетках, где появляются первые клиенты. Претерминированные ОК могут быть тонкими (5 мм), бронированными и в оболочке, не поддерживающей горение. Подобная конструкция упрощает протяжку ОК по вертикальному стояку и допускает использование штатных труб подъездного стояка. К достоинствам данного подхода следует отнести отсутствие необходимости выполнения операции сращивания ОВ на лестничных площадках, возможность использования бронированного ОК антивандального исполнения. Недостатки заключаются в необходимости строительство нового стояка при загруженных каналах штатного стояка, возможные проблемы при протяжке ОК в загруженном канале и большая номенклатура кабелей, присоединенных к миникроссам. В основном в ОК для распределительного участка FTTH PON используется ОВ рек. G.657.А – устойчивое к изгибу и совместимое с G.652.D. 8.2.3. Оптический кабель для абонентского участка Абонентский участок FTTH PON (абонентская разводка) представляет собой участок от этажной ОРК до квартиры абонента, завершенный абонентской оптической розеткой. Абонентский оптический кабель должен быть малогабаритным, достаточно защищенным от внешних воздействий и изготовлен в соответствии с требованиями пожаробезопасности. Типовое количество волокон может составлять 1-2 ОВ. Пример конструкции абонентского кабеля выполненного в выполнении плоской конфигурации (“двойной квадрат”) приведен на рис. 8.10. Рисунок 8.10 - Плоский ОК конструкции “двойной квадрат” 1. Негорючая оболочка (HFFR/LSOH); 2 силовые элементы; 3. Выемки для вскрытия; 4. Оптические волокна Защитная оболочка выполнена из материала не поддерживающего горение, не выделяющего дыма и не содержащего галогенов. За счет наличия силовых элементов подобные кабели обладают повышенной защищенностью от случайного повреждения и предназначены для использования в подъездах жилых домов без дополнительной защиты. В качестве силовых элементов, как правило, используются повивы арамидных нитей. При этом ОВ находятся непосредственно в пазу между двумя половинками ОК. Количество волокон составляет от 1 до 4. Размеры подобного кабеля составляют 3х2 мм Разделка подобного кабеля не требует специального инструмента, доступ к волокну обеспечивается путем разрыва перемычки и разделкой ОК на нужное расстояние. Также распространены конструкции абонентского кабеля, схожие с конструкцией кабеля обычного патч-корда. Подобный одноволоконный миникабель может иметь конструкцию, подобную рис. 8.11. Рисунок 8.11 - Конструкция абонентского оптического кабеля 1. Оптическое волокно; 2. Буферное покрытие; 3. Арамидные нити; 4. ПВХ оболочка Конструкция абонентский кабель производства TE Connectivity RICO-Breakout имеет особенность - каждое волокно в кабеле Pico-Breakout покрыто специальной защитной оболочкой с интегрированным силовым элементом и представляет собой отдельный независимый элемент в конструкции кабеля. Верхняя трубка диаметром 2.6 мм защищает оптическое волокно PICO-Breakout от перегибов при монтаже и при прокладке горизонтального кабеля по стене или через трубопроводы/туннели с пересечениями. Конструкция PICO-Breakout и RICO-Breakout приведены на рис. 8.12, а характеристики в табл. 8.4. Таблица 8.4. Характеристики PICO-Breakout и RICO-Breakout Наименование PICO Breakout RICO Breakout Диаметр кабеля 780 ±30 µм 2,6 ±0,2 мм Мин.радиус изгиба при монтаже 5 мм 5 мм Мин.радиус изгиба при эксплуатации 20 мм 26 мм Максимально допустимая нагрузка 400Н  2000Н  Рисунок 8.12 - Конструкция абонентского RICO- и PICO-Breakout 1 – внешняя оболочка LSZH; 2 – LSZH оболочка 780 мкм; 3 – арамидные нити; 4 – ОВ в ЗУП 250 мкм; 5 – промежуточная оболочка В ОК для абонентского участка FTTH PON используется ОВ рек. G.657.А – устойчивое к изгибу и совместимое с G.652.D. 8.4. Оконечное оборудование 8.4.1. Станционный оптический кросс Оптический кросс ODF предназначен для распределения ВОК по направлениям, перекроссировки (коммутации) и соединения со станционным ОК через сплайс-пластины (кассеты и боксы для сварных соединений). В качестве ODF на станционном участке могут использоваться стандартные многопортовые стоечные оптические кроссовые шкафы. На рис. 8.13 приведены примеры оптических кроссов производства ЗАО “Связьстройдеталь”, а в таблице 8.5 приведены основные характеристики. Следует отметить, что данная серия шкафов может быть установлена, как на стороне станции, так и на распределительной сети PON. На распределительной сети шкаф устанавливается в подвальных или чердачных помещениях с использованием антивандальных шкафов со стеновым крепежом. а) б) в) Рисунок 8.13 - Стоечные оптические шкафы: а) ШКОС-С-1U; б) ШКОС-С-2U; в) ШКОС-С-3U Таблица 8.5. Параметры ШКОС ШКОС-С-1U ШКОС-С-2U ШКОС-С-3U Максимальное количество оптических портов 24 48 96 Максимальное количество вводимых кабелей 4 или 2 транзитных 8 или 4 транзитных 12 или 6 транзитных Тип телекомм. стойки 19”, 23”, метрический стандарт Габариты корпуса, мм 44x430x310 88x430x310 132x430x310 Интерес представляет новое поколение оптических стоечных кроссовых шкафов: серия выдвижных ШКОС-хВ и серия поворотных ШКОС-хП шкафов (x = 2, 4,6 - количество полуюнитов) (см. рис. 8.14). а) б) Рисунок 8.14. Оптические стоечные кроссовые шкафы а) выдвижной ШКОС-хВ; б) поворотный ШКОС-хП Отличительная особенность новой серии заключается в том, что зона монтажа и кросс-коммутации дополнительно разбита на независимо выдвигаемые полуюниты. Таким образом, в стандартном размере 1U размещается две выдвижные или поворотные полки для монтажа 24 ОВ, укомплектованные адаптерами FC или SC. Поворотный вариант отличается уменьшенной глубиной корпуса и может устанавливаться в шкафы и стойки глубиной 300 мм. Удобное решение для реорганизации сети PON в условиях ограниченного бюджета. Кроссы выпускаются в исполнении 1U, 2U, 3U и имеют емкость соответственно 48, 96 и 144 порта. Фиксация выдвижных и поворотных панелей осуществляется с помощью пластмассовых защелок. Шкафы комплектуются новыми кассетами К24, предназначенными для использования КДЗС длиной 45 мм, диаметром 2,5 мм после усадки. Основные параметры приведены в табл. 8.6 и 8.7. Таблица 8.6. Параметры выдвижных оптических кроссов Параметры ШКОС-­2В-­1U ШКОС-­4В-­2U ШКОС-­6В­-3U Максимальное количество оптических портов FC/SC/LC 48 96 144 Максимальное количество вводимых кабелей 2 2 3 Тип телеком. стойки 19”, 23”, метрический стандарт Габариты корпуса, мм 430х270х44 430х270х88 430х270х133 Вес, кг 4,9 9 13 Таблица 8.7. Параметры поворотных оптических кроссов Параметры ШКОС-­2П-­1U ШКОС-­4П-­2U ШКОС-­6П­-3U Максимальное количество оптических портов FC/SC/LC 48 96 144 Максимальное количество вводимых кабелей 2 2 3 Тип телекоммуникационной стойки 19”, 23”, метрический стандарт Габариты корпуса, мм 430х192х44 430х192х88 430х192х132 Вес, кг 3,5 6,8 10,2 Оптические кроссы поворотной конструкции производится рядом зарубежных и отечественных производителей. На рис. 8.15 в качестве примера приведена продукция НТЦ “ПИК”. Рисунок 8.15 - Панель оптическая распределительная поворотная ПОР-П-4U Особенности конструкции: -поворотная направляющая позволяет выдвигать днище ПОР с его внутренним содержимым для обслуживания и ремонта, не вынимая панель из стойки и не прекращая работу подключенного оборудования; -оптимальная плотность монтажа обеспечивает возможность размещения до 96 портов; - передняя панель позволяют комплектовать ПОР разъемами различных типов: FC, FC-D, ST, SC duplex, LC duplex; - предусмотрено место для выкладки запаса оптических модулей и оптических шнуров; - возможность ввода кабеля параллельно и перпендикулярно задней стенки; -кабельные вводы позволяют вводить до 6-ти кабелей диаметром до 20 мм с заземлением и фиксацией центрального силового элемента оптического кабеля. При значительном количестве портов применение получают решения высокой плотности монтажа, предназначенные для ввода большого количества оптических кабелей (нескольких десятков и более) в конструктивы стандартизованных типоразмеров, монтажа и кросс-коммутации оптических волокон, организации входящих исходящих и коммутационных кабелей (патчкордов). Шкафы и стойки высокой плотности монтажа ОВ целесообразно использовать при концентрации в одной аппаратной большого количества оптических портов (не менее 100…200). Максимальная емкость решения высокой плотности составляет, как правило, не менее 1000 ОВ в одном конструктиве высотой 2 , 2,2 или 2,6 м. Подобные решения обеспечивают быстрый доступ к оптическому кабелю для монтажа и кросс-коммутации. Для этого выделяются отдельные зоны для крепления многоволоконных кабелей, для сварки волокон и для выкладки и хранения запасов патчкордов, что упрощает задачу монтажа и обслуживания (переключений) большого количества оптических портов. Модульность позволяет постепенно увеличивать емкость стойки по мере роста сети и ввода новых кабелей, что снижает расходы на подключение новых абонентов. Примером подобного решения может служить волоконно-оптическая коммутационная стойка ВОКС-2000 производства компании ЗАО “Связьстройдеталь”. ВОСК-200 базируется на стандартной телекоммуникационной стойке или шкафе размерности 19” c полезной высотой не менее 42U (см. рис. 8.16) Рисунок 8.16 - Система ВОКС-200; а) стоечное исполнение; б) шкафное исполнение От узлов ввода оптические волокна в модулях, помещенных в специальные транспортные трубки, поступают в кроссовые модули, где свариваются с пигтейлами. На лицевой панели кроссового модуля устанавливаются оптические адаптеры. Высота кроссового модуля составляет 0,5U. Кроссовые модули имеют номинальную емкость 24 ОВ (для FC, SC) или 48 ОВ (LC). Для установки модулей в конструктив стойки или шкафа используются 19'' корпуса высотой 1U, 2U или 3U, объединяющие соответственно 2, 4 или 6 кроссовых модулей. Для удобства монтажа и обслуживания ОВ, внутренняя часть модуля с кассетой и панелью с адаптерами может выдвигаться или поворачиваться (в зависимости от конструкции) (см. рис. 8.17). а) б) Рисунок 8.17 - Кроссовые модули а) выдвижной; б) поворотный Для организации патчкордов, подключенных к портам кроссовых модулей, используются специальные фронтальные и боковые органайзеры для укладки запаса длины патчкордов. Для решений FTTх любой архитектуры с большим количеством оптических вводов компания 3М предлагает волоконно-оптический кросс большой емкости серии MODF (см. рис. 8.18) Оптический кросс MODF строится по модульному принципу. В качестве ячейки использован модуль с фронтальным расположением 12-ти оптических розеток (см. рис. 8.18, б). Внутри модуля расположена оптическая кассета для размещения сварных сростков волокон кабеля с 900 мкм пигтейлами. а) б) Рисунок 8.18 - Оптический кросс MODF; а) стойка; б) 12 портовый модуль Оптические модули устанавливаются в полку высотой 3U, емкость одной полки – 144 порта. Преимуществом модульной конструкции является возможность наращивать емкость кросса по мере необходимости. Максимальная емкость – до 1440 оптических портов в одном шкафу высотой 2,2 м. В кроссе предусмотрена возможность совмещения разъемов различного типа при необходимости. Кросс может быть установлен у стены, в ряду или в виде отдельно стоящего шкафа. Для доступа к обратной стороне кросса в случае пристенного расположения возможно использование шкафа с поворотной рамой. Аналогичные системы высокой плотности монтажа также поставляют: - компания Huber+Suhner AG: коммутационно-распределительная систем LISA™ (до 2560 портов на 1/4 кв. метра площади); - TE Connectivity; - ADC Krone: OMX 600; - НТЦ “ПИК”: кросс модульный оптический КМО и т.д. 8.4.2. Оптические распределительные шкафы Оптические распределительные шкафы должны выполнять три функции: - терминирование ОВ линейного кабеля; - терминирование ОВ распределительного кабеля; - разъемное соединение волокон магистрального кабеля со входом сплиттера и разъемное соединение волокон распределительного кабеля с его выходами. Рассмотрим некоторые варианты исполнения оптических кроссов производства “Связьстройдеталь” и компании 3М. Оптические сплиттерные боксы 8936 и 8980 компании 3М: Боксы 8936 и 8980 (рисунок 8.19) предназначены для установки в точках разветвления пассивных оптических сетей. Конструктивно бокс выполнен в виде металлического ящика с двумя независимыми отделениями, каждое из которых закрывается отдельной дверцей, снабженной резиновым уплотнением, запирающимся замком. Бокс предназначен для настенной установки внутри и снаружи помещения. Для ввода и вывода оптических кабелей, в том числе транзитных, предусмотрены кабельные вводы, уплотненные резиновыми фиттингами: 6 круглых вводов, 1 овальный для транзитного кабеля и 2 круглых ввода с верхней стороны бокса. Максимальный диаметр вводимого кабеля 12 мм. В конструкции предусмотрено устройство фиксации кабеля на стенке. На левой и правой стенках бокса имеются выводы, защищенные уплотнительными фиттингами, для вывода кабелей этажной разводки – до 16 кабелей диаметром 3 мм: по 8 кабелей с каждой стороны. В левом отделении бокса крепится органайзер под сплайс-кассеты с возможностью установки до 6 сплайс-кассет в боксе 8980 и до 12 кассет в боксе 8936. Под органайзером для сплайс-кассет предусмотрено место для хранения избытка модулей или патч-кордов. Правое отделение предназначено для установки сплиттера в пластиковом боксе с патч-кордами в оболочке диаметром 3 мм, оконцованными разъемами SC. В этом же отделении установлен органайзер для выкладки патч-кордов. Рисунок 8.19 – Сплиттерные боксы компании 3М На рисунке 8.20 представлен шкаф оптический настенный серии ШКОН-ПР-32 для PON сетей компании “Связьстройдеталь”. Особенностями конструкций ОРШ являются: открытый коммутационный отсек в первом случае и открытый монтажный отсек во втором. Рисунок 8.20 – Варианты исполнения ШКОН-ПР-32 8.4.3. Оптические распределительные коробки и этажные ответвиели Оптические распределительные коробки (ОРК) используются для разделения абонентского участка и распределительной сети, устанавливаются на этаже. ОРК позволяет осуществлять транзитный ввод кабеля. Оптические этажный бокс 8912 компании 3М выполнен в металлическом корпусе (рис. 8.21 а)). Дверца закрывается замком и снабжена резиновой прокладкой. Кабельные вводы расположены снизу и сверху бокса. Вывод до 12-ти абонентских кабелей с диаметром оболочки до 3 мм осуществляется через кабельные вводы по бокам бокса. Пигтейлы могут соединяться с подводящим кабелем сваркой, либо механическими соединителями в зависимости от типа используемых сплайс-кассет. На рис. 8.22 приведена конструкция оптических этажных боксов производства “Свзяьстройдеталь”. В данных конструкциях предусмотрен транзитный проход вертикального оптического кабеля и а) б) в) Рисунок 8.21 – Оптический этажный бокс а) 3М 8912; б) ШКОН-П-8(16); в) ШКОН-МП На рис. 8.22 приведен внутренний распределительный бокс IFDB-M производства Tyco Electronics. Данная конструкция позволяет ответвлять до 16 абонентских кабелей при использовании сварки или 8 оконцованных микрокабелей (Xpres-Drop). Рисунок 8.22 – Внутренний распределительный бокс IFDB-M а) без возможности коммутации б) версия с зоной коммутации Пример оптического распределительного бокса FTB–M для установки вне помещений (ввод абонентского кабеля в коттедж) приведен на рис. 8.23. Вместо распределительных коробок возможно использование этажных ответвителей (ЭО). ЭО предназначены для ответвления волокон из вертикального кабеля, фиксации вертикального кабеля и транспортных трубок, защиты места ответвления. ЭО имеют компактные размеры, могут устанавливаться непосредственно в стояках, этажных шкафах, нишах и т.п. Рисунок 8.23 – Оптический распределительный бокс уличного исполнения Примеры конструкций ЭО различных производителей приведены на рис. 8.24 а) б) в) Рисунок 8.24 – Этажные ответвители а) ОЭ-6; б)Acome By-box 6; в) YPSO 8.4.4 Абонентские оптические розетки Настенные розетки предназначены для установки у абонента и обеспечения простого подключения абонентов к волоконно-оптической сети доступа. Основные требования в абонентским оптическим розеткам: - конструкция должна быть малогабаритной и иметь эстетичный внешний вид; - возможность выкладки запаса ОВ; - возможность размещения гильзы сварного соединения или механического соединителя; - корпус должен быть выполнен из пожаро- и экологически безопасного материала. Настенная розетка 8686 компании 3М показана на рис. 8.25 а) Розетка представляет собой квадратную пластиковую коробку со стороной 86 мм. В розетке предусмотрены посадочные места для 4-х SC/SC адаптеров (по два с правой и с левой стороны) и одно посадочное место Keystone, предназначенное для установки розетки RJ45. Кроме того, в специальной вставке можно уложить два механических соединителя оптических волокон. Для выкладки запаса оптического волокна в розетке предусмотрен органайзер. Неиспользованные места под разъемы SC закрываются специальными заглушками, входящими в комплект розетки. Несмотря на то, что в розетке предусмотрено место для 4-х коннекторов типа SC, обычно в розетке устанавливают один либо два коннектора NPC/SC справа или слева, в зависимости от стороны ввода абонентского кабеля в розетку. При использовании пигтейлов SC, они соединяются с абонентским кабелем механическими соединителями оптических волокон. В основании розетки и на ее задней и боковых стенках расположены отверстия для ввода абонентского кабеля. Это позволяет осуществлять ввод как внутреннего, так и наружного кабеля сзади и сбоку. Для установки розетки 8686 на стене предусмотрены два крепежных отверстия. Для сравнения на рис. 8.25 б) приведена абонентcкая розетка производства “Связьстройдеталь”. Рисунок 8.25 – Настенная абонентская розетка а)3M 8686, б) ШКОН-ПА-1 8.5. Оптические муфты для FTTH PON Оптические муфты предназначены для защиты сростков волокон оптических кабелей от механических повреждений и воздействия окружающей среды. Муфты могут использоваться как для прямого сращивания волокон линейных кабелей, так и для ответвления волокон кабелей абонентской разводки. Оптические муфты могут размещаться колодцах кабельной канализации, непосредственно в грунте, подвешиваться на опорах или устанавливаться в технологических помещениях объектов связи. В рабочем состоянии муфты должны обеспечивать стойкость к механическим повреждениям и воздействиям окружающей среды (долговременному погружению в воду, замерзанию/размерзанию). Оптические муфты распределительного участка сети имеют, как правило, среднюю ёмкость, и при этом должны обеспечивать возможность лёгкого доступа к оптическим волокнам при обслуживании, модернизации или реконфигурации сети. При построении сети FTTH PON в коттеджных поселках могут применяться оптические муфты, конструкция которых позволяет использовать их в качестве коммутационных устройств, а также позволяет размещать оптический сплиттер. Таким образом, особыми требованиями к подобным муфтам будут: “холодный” метод герметизации корпуса и кабельных вводоа, простая методика демонтажа муфты, возможность дополнительного ввода малогабаритного кабеля, возможность размещения коммутационной панели и сплиттера. Примером подобной муфты может служить OFDC-B8 (см. рис. 8.26). Рисунок 8.26 – Оптическая муфта OFDC-B8 Данная муфта используется в качестве распределительного узла для ответвления части оптических волокон от магистрального кабеля. Отличительными особенностями данной муфты являются: герметизация кабельных вводов с использованием гелевых блоков с пружинным механизмом для герметизации кабелей; полностью демонтируемый корпус; раздельное хранение транзитных и сращиваемых волокон; возможность установки оптических разветвителей; может использоваться для подключения оконеченных абонентских кабелей XpresDrop с LC адаптерами. Муфты семейства BPEO имеют аналогичные возможности и также используются при построении сетей FTTH PON. Рисунок 8.27 – Оптическая муфта BPEO 8.6. Измерения при строительстве пассивной оптической сети На этапе строительства линейно-кабельных сооружений производятся следующие измерения: - входной контроль ОК: контроль целостности ОВ в строительных длинах ОК, соответствие характеристик ОВ нормативным значениям, вынесение решения о пригодности ОК к прокладке; - предмонтажный контроль ОК: контроль целостности ОВ после прокладки ОК, соответствие характеристик ОВ нормативным значениям, вынесение решения о пригодности ОК к монтажу; - измерения в процессе монтажа оптических муфт: измерения затухания сварных соединений, контроль соответствия полученных значений нормам; - измерение на смонтированном участке оптическим рефлектометром и тестером: измерения вносимого затухания оптического тракта. Кроме типовых измерений для PON сетей рекомендуется проводить измерения оптических возвратных потерь (ORL) и контролировать состояние оптических коннекторов. ORL определяется как отношение отраженной мощности к введенной мощности и измеренной на входе оптического тракта. ORL выражается в дБ и имеет положительное значение. Отражение, напротив, является отрицательным значением и определяется как отражение от одного интерфейса или неоднородности. ORL линии состоит из релеевского обратного рассеяния волокна и отражения от всех интерфейсов, присутствующих в линии. ORL необходимо измерять в обязательном порядке при реализации на PON аналоговой передачи CATV на длине 1550 нм. Основные проблемы, вызываемые ORL, включают следующее: cильные колебания выходной мощности лазера; помехи на стороне приемника; деградация видеосигналов; увеличение коэффициента ошибок в цифровых системах. Максимально разрешенное значение ORL оптического тракта составляет 32 дБ. Особенностью измерения на PON сетях являются: - измерение затухания на нескольких длинах волн 1310/1490/1550 нм; - наличие оптического разветвителя со значительным уровнем затухания. Состав контрольно-измерительного оборудования для строительства и эксплуатации PON сетей: - оптический рефлектометр; - измеритель оптических потерь (OLTS), оптический тестер; - измеритель ORL; - визуальный дефектоскоп (VFL). На смонтированном участке и при приемо-сдаточных измерениях проводят измерения: - вносимого затухания оптическими тестерами на длине волны 1310 в направлении от ONU к OLT; - вносимого затухания оптическими тестерами на длине волны 1490/1550 в направлении от OLT к ONU; - измерение на магистральном участке оптическим рефлектометром на длине волны 1550 нм. Тестирование при запуске в эксплуатацию. При первой активации сети или при подключении ОNU необходимо производить следующие измерения: - OLT (только при первой активации). Измерения оптической мощности с помощью OLT требуются для того, чтобы убедиться, что на ONU приходит достаточный уровень мощности. Такое измерение производится только при первой активации. Измеритель оптической мощности подключается к выходу OLT и измеряется мощность на выходе. - ONU. Каждый раз при добавлении нового ONU производятся измерения оптической мощности прямого и обратного потоков на этой ветви. Для этого могут использоваться измерители оптической мощности с возможностью подключения как сквозное устройство. Другим вариантом является использование стандартных измерителей и оптических фильтров, выделяющих соответствующие длины волн. Кроме того, желательно использовать тестеры, адаптированные к измерениям мощности с учетом особенностей трафика. Мощность потока на длинах волн 1490/1550 нм должна соответствовать уровню чувствительности ONU, мощность на выходе ONU на длине волны 1310 нм должна соответствовать его спецификации.