Оптика в дом: готовы ли технологии
Pixabay
Потребность абонентов в быстрой и надежной доставке данных растет с каждым годом. Это связано с ростом видео- и аудиотрафика и распространением домашних офисов для удаленной работы. Поэтому перспективной выглядит внутридомовая прокладка универсальной сети, позволяющая решать все задачи. Мы сделаем краткий обзор технологий PON, рассмотрим критерии выбора кабеля для внутридомового применения, а также варианты топологии его прокладки.
Сейчас внутри зданий чаще всего используется витая пара CATx, позволяющая доставлять 10 Гбит/с на расстояние до 100 м. Однако в многоквартирных домах этого канала может быть недостаточно. В стояках крупных домов требуется параллельная прокладка нескольких витых пар, а диаметр стояка для этого часто недостаточен, не говоря уже о том, что параллельная прокладка усложняет обслуживание кабелей. Поэтому для новых инсталляций более целесообразны кабели с пропускной способностью 100 Гбит/с.
Самые распространенные технологии строительства оптических сетей доступа относятся к семейству PON. Напомним, что сети PON строятся по топологии «точка-многоточка» (). Они состоят из древовидных сегментов, каждый из которых обслуживается одним приемо-передающим модулем (OLT), установленным на центральной станции. На промежуточных узлах дерева устанавливаются пассивные разветвители, не требующие ни питания, ни регулярного обслуживания, а к ветвям подключаются абонентские модемы.
Таким образом в пределах одного PON-сегмента используется общая транспортная среда. Но так как пропускная способность оптического кабеля очень высока, то скорость потоков в сегменте ограничивается только возможностями приемо-передающих устройств и протокола обмена данными.
В традиционных системах PON применяется временное уплотнение. В BPON и EPON один сегмент позволяет обслуживать 32 абонента, а в первых версиях GPON - 64 абонента. Несколько лет назад появилась значительно более гибкая и скоростная версия GPON - TWDM PON. Названа она была так потому, что в ней использовано сочетание временного и волнового уплотнения, позволяющее одному OLT обслуживать до 256 абонентов. Общая пропускная способность сегмента TWDM PON - 40 Гбит/с. Оборудование этого стандарта может работать в нескольких частотных диапазонах, в том числе допускающих применение EDFA-усилителей. Кроме того, предусмотрена возможность частотной перестройки приемопередатчиков. Появление TWDM PON значительно улучшило гибкость и масштабируемость технологии.
Распространение систем PON сформировало потребность в новой категории оптических кабелей, выпускаемых в компактных формфакторах, удобных для прокладки внутри зданий и помещений и сохраняющих свои характеристики при сильных изгибах и бюджетных вариантах инсталляции.
Основные характеристики оптических кабелей и составляющих их волокон нормируются серией рекомендаций ITU-T G.65x.x.
В большинстве нынешних оптических сетей используются одномодовые кабели, производимые в соответствии с рекомендацией ITU-T G.652.D/B. Для таких кабелей характерны большие потери при сильных изгибах. Максимальный радиус изгиба волокна, не вызывающий увеличения потерь, является одной из ключевых характеристик оптического кабеля. Она получила название «потери на макроизгибах» и нормируется во всех рекомендациях.
С распространением FTTH-архитектур выросла популярность кабелей стандарта ITU-T G.657. Они отличаются большей устойчивостью волокон к изгибам и большей компактностью всего кабеля. В зависимости от жесткости требований кабели этого типа также делятся на категории. У кабелей категории G.657.В увеличение угла изгиба может достигаться за счет уменьшения диаметра коридора, по которому световой луч проходит внутри волокна. Этот коридор называется диаметром модового поля и обозначается английской аббревиатурой MFD (Mode Field Diameter). Уменьшение MFD требует более точной стыковки кабелей при их сращивании. К тому же кабели стандарта G.657.B, у которых MFD допускается в пределах 6,3-9,5 мкм, могут оказаться несовместимыми с традиционными кабелями G.652.D/B, у которых MFD лежит в пределах 8,6-9,2/9,5 мкм. Кабели стандартов G.657.A и G.652.D/B можно использовать вперемешку.
В стандарте G.657 выделены два подкласса, G.657.A2 и G.657.B3, предназначенные для прокладки внутри дома. Нижний предел радиуса изгиба у кабелей G.657.A2 - 7,5 мм, у кабелей G.657.B3 - 5 мм. Кабели G.657.B3 по устойчивости к изгибам схожи с медными проводами, что позволяет прокладывать их по периметрам помещений и вдоль дверных проемов.
C 2018 года в EC дополнительно вступили в силу правила, регламентирующие требования к внутридомовым конструкциям, в том числе к кабелям. В рамках этих правил кабели классифицируются по пропускной способности, степени механической прочности, стабильности характеристик, устойчивости к воздействию воды и огня, а также экологической безопасности. По этим характеристикам кабели также разделяются на несколько классов и подклассов, что позволяет выбрать оптимальную модель в зависимости от задачи.
Заводимый в дом оптоволоконный кабель попадает в домовую распределительную коробку, которая обычно размещается в подвале или внизу одного из подъездов. В маленьких домах волокна сразу заводятся на кросс-панель (), на которой волокна входного кабеля коммутируются с волокнами стояковых кабелей. В более крупных зданиях распределительная коробка включает один или несколько сплиттеров PON и часто превращается в шкаф.
От коробки или шкафа кабели должны быть протянуты до абонентских розеток. При выборе варианта прокладки оптики внутри здания принимается во внимание возраст здания, его высота, диаметры стояков, а также наличие персонала, который может быстро провести установку и тестирование. Но более всего на выбор влияют число этажей и количество квартир на этаже.
В маленьких зданиях с числом квартир менее 12 от распределительной коробки к каждой квартире обычно протягивается отдельный кабель. В несколько более крупных зданиях, с числом квартир до 48, по стояку часто протягивается оптоволоконный кабель и на каждом этаже от него отводится нужное количество волокон, соединяемое с абонентскими отводами (). Стояковые кабели могут иметь от 12 до 96 волокон. В еще более крупных зданиях неизбежным становится использование этажных распределительных коробок.
В высотках может быть один крупный стояк, в котором прокладывается несколько многоволоконных кабелей, каждый из которых обслуживает один или несколько этажей. При топологии, изображенной на схеме 3, одна распределительная коробка обслуживает три этажа. В нее заводятся все волокна многоволоконного кабеля, и выводятся абонентские отводы для трех этажей. Как вариант, в здании может быть не один стояк, а несколько, размещенных в параллель.
Эти топологии самые распространенные, но могут использоваться и гибридные варианты.
Кабели для стояковой прокладки традиционно поставляются с волокнами, оконцованными со стороны подключения к кросс-панели в домовой распределительной коробке. Но сейчас все чаще используются сборки с уже оконцованными отводами для подключения к этажным коробкам или абонентским отводам. Для этого выпускаются преконфигурированные сборки с оконцованными волокнами определенной длины (). Такие сборки разрабатываются для многоквартирных домов стандартных серий и сильно упрощают подключение абонентов. Длина отводов в сборках обычно закладывается с запасом, поэтому для них лучше устанавливать этажные коробки с бобиной для хранения излишков кабеля. Еще несколько лет назад использование преконфигурированных сборок часто получалось дороже, но сейчас эксперты скорее оценивают такой вариант как более дешевый - капитальные затраты на сборки снизились, и их использование позволяет экономить на сварочном оборудовании и квалифицированной рабочей силе.
Кабели для квартирных отводов могут оснащаться коннекторами с одной или обеих сторон. Если кабель оконцован с двух сторон, надо предусмотреть место для размещения его излишков. Если коннектор один, то он обычно используется для подключения к внутриквартирной розетке, а в этажной распределительной коробке используется сварка. Абонентский кабель также может быть предынтегрирован в абонентский терминал - в этом случае терминал закрепляется на стене, а кабель протягивается к этажной коробке.
Абонентские кабели обычно относятся к классу G.657.B3 и могут иметь толщину менее миллиметра. Способы их прокладки могут быть разными, например, их можно закреплять поверхностным герметиком или выбрать кабель на клейкой основе, который можно приклеить вдоль плинтуса.
Чаще абонентский кабель подключается к настенной оптической розетке, к которой, в свою очередь, подсоединяется абонентский PON-модем (ONT). Для подключения модема розетка оснащается пигтейлом или выходной LC/APC-розеткой для подключения внутриквартирного оптоволоконного кабеля. Второй вариант позволяет устанавливать ONT на удалении от розетки. ONT, как правило, оснащен сетевым коннектором RJ-45, к которому подключается домашний маршрутизатор.
Оптические инсталляции в многоквартирных домах пока не получили повсеместного распространения. Однако растущая потребность в пропускной способности канала привела к развитию стандартов PON и появлению массового производства оптических пассивов для внутридомового применения. Сегодня уже можно говорить о готовности инфраструктуры для быстрого и недорогого развертывания оптических сетей внутри многоквартирных домов, которое часто позволяет избежать сложностей прокладки медных проводов.
