Комплексное понимание сети FTTx

Концепция FTTx

Проще говоря, FTTx — это оптоволокно до x, где x можно заменить на H — дом, B — здание, C — домоуправление или даже W — беспроводной и т. д. Это новая технология, используемая в современных сетях. Как мы знаем, по сравнению с медными кабелями или цифровым радио, высокая пропускная способность и низкое затухание оптоволокна легко компенсируют его более высокую стоимость. Прокладка оптоволокна до дома или рабочего места пользователя всегда была целью оптоволоконной отрасли. Благодаря оптоволокну до абонента мы можем получить беспрецедентно высокую скорость, наслаждаясь большим количеством услуг дома, таких как удаленная работа, телемедицина, интернет-шопинг и так далее. Именно потому, что требования к пропускной способности постоянно растут, технология FTTx сейчас очень популярна среди людей и должна стать насущной необходимостью.

Технологии, обеспечивающие FTTx

Архитектуры
В зависимости от места окончания, распространенные архитектуры FTTx включают следующие типы:

1. FTTC: оптоволокно до дома (или узел, FTTN)

Оптоволокно до дома прокладывается до дома или прямо по улице, достаточно близко к медному кабелю, уже подключенному к дому, для передачи данных DSL (цифровой абонентской линии). Пропускная способность FTTC зависит от производительности DSL, поскольку на больших расстояниях от узла до дома пропускная способность снижается. Хотя стоимость FTTC при первоначальной установке ниже, чем FTTH, она ограничена качеством медного кабеля, уже проложенного к дому или рядом с ним, и расстоянием от узла до дома. Поэтому во многих развитых странах FTTC постепенно переходит в FTTH.

2. Активная звездообразная сеть FTTH

Сеть FTTH с активной звездообразной топологией подразумевает, что в домашней сети с активной звездообразной топологией каждому дому выделяется одно оптоволокно. Это самый простой способ проложить оптоволокно до дома, обеспечивая максимальную пропускную способность и гибкость. Однако такая архитектура, как правило, требует более высоких затрат, поскольку предъявляются высокие требования как к электронике на каждом конце, так и к выделенным оптоволоконным линиям для каждого дома.

3. FTTH PON (пассивная оптическая сеть)

Архитектура FTTH представляет собой пассивную оптическую сеть (PON), которая позволяет нескольким клиентам использовать одно и то же соединение без использования активных компонентов (то есть компонентов, генерирующих или преобразующих свет посредством опто-электро-оптического преобразования). В этой архитектуре обычно требуется разветвитель PON. Разветвитель PON является двунаправленным, то есть сигналы могут передаваться по нисходящей линии связи из центрального офиса, транслироваться всем пользователям, а сигналы от пользователей могут передаваться по восходящей линии связи и объединяться в одно волокно для связи с центральным офисом. Разветвитель PON является важным пассивным компонентом, используемым в сетях FTTH. Существует два основных типа пассивных оптических разветвителей: один — это традиционный разветвитель плавкого типа, известный как FBT-соединитель или оптический разветвитель FBT WDM, отличающийся конкурентоспособной ценой; другой — разветвитель PLC, основанный на технологии PLC (Planar Lightwave Circuit), который имеет компактный размер и подходит для приложений с высокой плотностью. Поскольку он существенно снижает стоимость линий связи за счет совместного использования, эта архитектура пользуется большим спросом при выборе архитектуры.

Протоколы FTTx/PON

В настоящее время существует два основных стандарта PON: GPON (гигабитный PON) и EPON (Ethernet PON). Первый использует IP-протокол, изначально основанный на протоколах ATM, но в своей последней версии использующий специализированный протокол кадрирования GEM. EPON основан на стандарте IEEE для Ethernet на первой миле, ориентированном на более дешёвые оптические компоненты и использование Ethernet. Кроме того, существует BPON (широкополосный PON), который изначально был самым популярным современным приложением PON. Он также использует ATM в качестве протокола (цифровые сигналы BPON работают со скоростями ATM 155, 622 и 1244 Мбит/с).

Развертывание

Технологии развертывания FTTx обычно подразумевают развертывание оптоволоконных кабелей. В процессе развертывания оптоволоконных кабелей оконцовка кабеля обычно является важной частью процесса. Сращивание оптоволоконных кабелей является одним из необходимых этапов при оконцовке оптоволоконных кабелей. Сращивание оптоволоконных кабелей включает в себя сварку плавлением и механическое сращивание, и в настоящее время сварка плавлением используется все чаще благодаря своей высокой производительности и простоте эксплуатации. Кроме того, при оконцовке оптоволоконных кабелей важны скалывание, полировка и очистка концов. Помимо необходимых этапов оконцовки оптоволоконных кабелей, качественные разъемы, пигтейлы, оконечные коробки (FTB) и наборы инструментов.

Тестирование и ввод в эксплуатацию сети FTTx

Несмотря на то, что использование оптоволокна обходится дешевле, чем использование других сетей, компоненты FTTx, по всей видимости, обходятся дороже. Между тем, для обеспечения бесперебойной работы сети необходимо провести её тестирование и ввод в эксплуатацию. Тестирование сети FTTx аналогично тестированию других сетей OSP (Out Side Plant), но наличие разветвителя и WDM усложняет процесс. К наиболее распространённым тестерам относятся:

VFL (визуальный дефектоскоп) – это прибор, способный обнаруживать места разрывов, изгибов и трещин в оптоволоконном кабеле. Он также может обнаруживать повреждения в мёртвой зоне рефлектометра и выполнять идентификацию волокна от одного конца до другого. Этот красный индикатор для тестирования оптоволокна, оснащенный универсальными адаптерами FC, SC и ST, используется без дополнительных адаптеров и может обнаруживать повреждения в оптоволоконном кабеле на расстоянии до 10 км. Он компактен, лёгкий и оснащен красным лазером.

Измеритель мощности и источник света – измеритель мощности используется для измерения мощности принятого сигнала, а источник света – для подачи модулированного и немодулированного оптического сигнала в тестируемое волокно. Обычно источник света используется вместе с измерителями мощности оптического волокна, что является экономичным и эффективным решением для работы в оптоволоконных сетях. Это самый простой способ измерения потерь в волокне.

Оптический рефлектометр (OTDR) – это оптоэлектронный прибор, используемый для определения характеристик оптического волокна. Он позволяет получить общее представление о всей тестируемой системе и может использоваться для оценки длины волокна и общего затухания, включая потери в сварных соединениях и сопряжённых разъёмах. Его также можно использовать для обнаружения неисправностей, таких как обрывы, и измерения оптических возвратных потерь. Это дорогостоящий тестер, и для его использования требуется определённая квалификация.

Оптический рефлектометр непрерывного излучения (OCWR) – это прибор, используемый для измерения характеристик волоконно-оптической линии связи, при котором немодулированный сигнал передается по линии и измеряется рассеянный и отраженный обратно на вход свет. Он полезен для оценки коэффициента отражения компонентов и оптических потерь на возврат в линии связи.

Оптоволоконный микроскоп – Оптоволоконный микроскоп используется для осмотра торцов волокон, обеспечивая наиболее полное представление о состоянии волокна и торцевых поверхностях. Он позволяет проводить визуальный осмотр и проверку торцевой поверхности разъема на наличие неровностей, таких как царапины, загрязнения и т. д. Увеличение может достигать 400-кратного.

Будущие тенденции.
Несомненно, технология FTTx продолжит распространяться. С ростом требований к скорости сети требования к FTTx также растут как в плане технологий, так и в плане экономии средств. Следующее поколение PON, таких как 10G GEPON, WDM PON и т.д., также играет важную роль в развитии FTTx. Возможно, когда-нибудь мы сможем использовать FTTd, то есть оптоволокно до рабочего места, и пользоваться разнообразными современными сетевыми услугами.