В последние годы резко возрос спрос на подключение к сетям широкополосного доступа. Одна из причин такого роста – это переход на цифровое телевидение с широким распространением т.н. «плоских» жидкокристаллических и плазменных телевизоров стандарта высокой четкости (HDTV) и популярность видеоконтента. В краткосрочной перспективе услуга доступа по проводным широкополосным сетям к цифровому видеоконтенту стандартной (SD) и высокой (HDTV) четкости будет основным фактором роста спроса на ШД, т.к. услуга широкополосного доступа в сеть Интернет уже сейчас становится социальной услугой. В этой ситуации оператору связи недостаточно модернизировать сетевую инфраструктуру, необходимо кардинально решать вопрос о снятии технологических ограничений. И это под силу только при применении оптики. Частотный спектр оптоволокна для передачи информации по сравнению с беспроводными технологиями значительно шире.
Сеть PОN – это пассивная оптическая сеть, которая использует пассивные акустические разветвлители (сплиттеры) и оптические волновые мультиплексоры для концентрации абонентского трафика с множественным подключением абонентов к одному волокну. Система PОN позволяет существенно снизить число оптических портов в узле доступа оператора и использовать кабельную систему с оптическими кабелями малой жильности. В то же время технология PОN дает возможность мультисервисного абонентского подключения с гарантией качества сервисов. Другое его преимущество заключается в том, что оптическая сеть не ограничена сроком морального устаревания.
В настоящее время в мире разработаны и действуют различные стандарты для сетей PОN:
- ЕPОN, он же GЕPОN, он же Ethernet PON;
- ВPON – широкополосный PON на основе протокола АТМ;
- GPОN мультигигабитный PON на основе протокола GFP.
В мире наибольшее распространение получили технологии ЕPОN (GЕPОN) и GPОN. Причем, если в странах Азиатско-Тихоокеанского региона развивают ЕPОN, то в США делают ставку на GPОN. Основные их характеристики приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные характеристики стандартов РОN
|
Стандарт |
Количество абонентских устройств в сегменте PON |
Максимальное расстояние от OLT до абонента, км |
Типовая общая скорость в сегменте PON, нисх./восх. |
Гарантия полосы для абонента |
Отсутстви е задержек при доставке пакетов |
Перспективы развития технологии |
|
ВPON |
32 |
20 |
622 / 155 Мбит/с 622 / 622 Мбит/с |
+ |
+ |
_ |
|
EPON GEPON |
32 / 64 |
10 / 20 |
1 / 1 Гбит/с |
_ |
– |
10 GPON |
|
GPON |
32 / 64 |
10 / 20 |
2,5 / 1,25 Гбит/с |
+ |
+ |
λ- super PON |
Оборудование GPОN более качественно обеспечивает доставку видео и голос по сравнению с ЕPОN и имеет почти втрое большую полосу нисходящего трафика, что позволяет увеличить концентрацию абонентов на одно волокно до 64. Сдерживающим фактором широкого распространения GPОN является их более высокая цена из-за малых объемов производства. Однако это этот фактор временный. Так, уже сейчас имеются проекты по созданию производства и выпуска такого оборудования в РК.
Отсутствие массового строительства полностью оптических сетей ШД объясняется пока еще сложностью работы с оптическими кабелями и отсутствием достаточного количества квалифицированных специалистов, дороговизной оптического оконечного оборудования и сложностью и дороговизной создания оптической внутридомовой сети.
SNI
PON
UNI
UNI
Первая трудность связано с непродуманной топологией кабельной сети доступа и вследствие применения неоптимальных компонентов сети – кабелей, муфт и кроссов. Это и применение коннекторов, методы разделки кабелей с оставлением транзитных волокон неразрезанными, современное сварочное оборудование и т.п.
Второе препятствие - дороговизна оборудования, постепенно исчезает по мере увеличения в мире объемов производства оборудования GPОN и ЕPОN. Уже сейчас простейшее абонентское оборудование ЕPОN приблизилось по цене к «продвинутому» ADSL.
Третье препятствие часто возникает при строительстве внутридомовых оптических кабельных сетей. В существующих жилых помещениях несколько усложняется монтаж сетей, что приводит к их удорожанию. Наиболее оптимальным вариантом является прокладка и подключение сетей ШД во вновь строящихся зданиях и новых домах.
Все это было учтено при принятии решения о строительстве сети в п. Кзыл-Агаш в Алматинской области. Данный поселок в результате техногенной катастрофы (прорыва дамбы) в 2010г.был практически полностью стерт с лица земли. Правительством Республики Казахстан было принято решение заново отстроить поселок. При этом у АОДТ АО «Казахтелеком» появилась возможность использовать данный поселок в качестве экспериментальной площадки для отработки технологии строительства сетей GPОN с прокладкой наружных и внутридомовых оптических кабельных сетей в сельской местности. На этой площадке впервые проводилась отработка опыта строительства подобных сетей для условий поселков типа «доступное жилье». Этому предшествовало изучение возможностей технологии сетей ШД, теоретическая и практическая подготовка персонала а также накопленный опыт в результате прокладки и эксплуатации трансконтинентального оптико-волоконного кабеля через территорию Казахстана. Типовые технические решения строительства сети GPОN примененные в поселке представлены на рис. 1, 2.
Рис. 1. Принципиальная схема сети PОN
Рис. 2. Общая схема построения оптической распределительной сети
ЖИЛОЙ РАЙОН
ОРШ
ЗОНА ПРЯМОГО ПИТАНИЯ
ЗОНА ПРЯМОГО ПИТАНИЯ
ШКАФНОЙ РАЙОН
ОРК ОРК
ОРШ
ШКАФНОЙ РАЙОН
ОРШ
ОРШ
ОРК
ОРК
ОРК
ОРК
ЗОНА ПРЯМОГО ПИТАНИЯ
ОРК
ОРК
ОРК
СЕТЕВОЙ
ЖИЛОЙ РАЙОН
ОРШ
ОРШ
ОРШ
ОРШ
ЖИЛОЙ РАЙОН
ОРШ
ОРШ
ОРШ
ОРК
ОРК
УЗЕЛ
ОРШ
ОРШ
ОРШ
ОРШ
ОРК
ОРК
ШКАФНОЙ РАЙОН
ОРК
ЗОНА ПРЯМОГО ПИТАНИЯ
ЖИЛОЙ РАЙОН
ОРК ОРК ОРК
ОРК
ОРШ
ЖИЛОЙ РАЙОН
ОРК ОРК ОРК
ОРК
ОРК
ОРШ
ОРК МАД
ОРК ОРК ОРК ОРК
ОРК ОРК ОРК ОРК
Зона прямого питания Магистральные направления сети
Муфты
Рис.2. Структурная схема оптической абонентской сети доступа
Типичное оборудование GPОN, уже имеющееся на рынке включает в себя широкий спектр устройств, позволяющих проводить сварку соединений, специальные коннекторы и муфты; устройства оконцовки; домовые, этажные кроссы и миникроссы; компактные абонентские оптические панели и многое другое. К основным элементам (изделиям) и компонентам оптической сети относятся:
- оптические кабели магистральной, распределительной сети и абонентской проводки;
- оптические соединители;
- оптические разветвители (сплиттеры);
- оптические муфты для сети;
- оптический кросс (ODF);
- оптические распределительные шкафы (ОРШ);
- оптические распределительные коробки (ОРК);
- оптические абонентские розетки (ОРА).
При проектировании оптических сетей доступа было принято решение проводить их с применением технических решений, которые позволят реализовать в будущем любые сценарии внедрения FTTx – ETTH, G-PON, P2P, MSAN (МАД). Принимаемые технические решения учитывали и удобство технического обслуживания и дальнейшего развития сети. При построении оптической сети руководствовались следующими основными рекомендациями.
Принципы проектирования и строительства оптической сети абонентского доступа аналогичны построению абонентской сети на кабеле с медными жилами. Построение ОСД производилось как с организацией шкафных районов, так и без организации шкафных районов. Наличие ОРШ, их месторасположение и емкость определены расчетом с учетом концентрации абонентской нагрузки, а так же резерва для планируемого развития. При определении планируемой абонентской нагрузки учитывались все виды запрашиваемых сервисов (Р2Р, РОN, ETTH), для максимального использования инфраструктуры оптической сети. Выходные порты активного оборудования подключены к оптическому кроссу ODF, предназначенному для распределения кабелей по направлениям, перекроссировки (коммутации) и соединения со станционным оптическим кабелем через сплайс-пластины (кассеты и боксы для сварных соединений). Зона оптического прямого питания увеличена до 1,5 – 2 км. для сокращения количества ОРШ.
При проектировании сетей доступа, использующих технологию ETTH (UTP до абонента) учитывалось, что резервирование транспортной среды для Ethernet коммутаторов с
географическим разнесением оптического кабеля по кольцевой топологии усложняет техническое обслуживание сети и ведет к неоправданным затратам оптического кабеля.
Оптический кросс расположен в том же помещении СУ, где размещается MDF.
Предусмотрены оптические кроссы большой емкости в стоечном исполнении, содержащие все необходимые элементы для укладки большого количества волокон.
Использование более двух разветвительных оптических муфт на магистральном участке ОК не рекомендуется.
В распределительной сети ОСД от ОРШ до оконечных устройств абонентов (ONT, ONU) связь осуществляется через пассивные оптические разветвители (сплиттеры), которые устанавливаются в оптических распределительных шкафах (ОРШ) и / или в оптических распределительных коробках (ОРК). На сети использована как одноуровневая (однокаскадная) схема включения сплиттеров без последовательного включения сплиттеров друг за другом, так и многокаскадная схема с последовательным размещением сплиттеров. Количество уровней каскадирования зависит, в основном, от суммарного вносимого затухания сплиттеров, коэффициента ветвления G-PON интерфейсов оборудования OLT и требований к полосе пропускания для каждого абонента.
При проектировании в ОРШ предусмотрены места для установки дополнительных оптических сплиттеров.
Предусмотрен резерв 1 тестовой точки в каждом сплиттере для возможности измерения мощности сигнала без перерыва предоставления сервисов.
Таким образом, п. Кызыл-Агаш явилось первой площадкой, на которой сельское население полностью обеспечено высококачественными услугами цифрового телевидения, телефонии и высокоскоростного Интернет.
В ближайшие годы оптические микрокабельные технологии значительно обойдут прочие проводные сети (витую пару, коаксиальный кабель) по экономичности, эффективности и скорости строительства. Реальный опыт эксплуатации оптических сетей ШД в сочетании с со снижением цен на американский GPОN и азиатский EPON неизбежно будет смещаться в сторону технологии PОN.
Оптика имеет долгосрочное перспективное будущее.
Автор выражает благодарность руководству АОДТ АО «Казахтелеком» в лице ген. директора Мейрембаева Ж.А. и технического директора Джайдаринова Д.А. за представленные материалы и содействие в подготовке статьи.
ЛИТЕРАТУРА
- www.lightwave- russia.com. LIGHTWAVE Russian Edition №4 2008. Е. Гаскевич. Оптические внутридомовые распределительные сети. Способы строительства.
- www.connect.ru. №7, 2007. А. Леонов, В.Конышев Технология PON – эффективная сеть доступа.