Построение сети GPON

В зависимости от условий использования различают несколько конфигураций FTTx:

• FTTB — Fiber To The Building (прокладка ОВ до здания);
• FTTH — Fiber To The Home (прокладка ОВ до квартиры).

Рассмотрим технологию FTTH. Технология подразумевает прокладку ОВ непосредственно до квартиры или частного дома абонента. Существуют два варианта для организации таких сетей: на базе PON и на базе Ethernet. Второй вариант не стал массовым из-за его недостатков: малая возможность масштабирования такой сети и рост емкости оптических кабелей сверх разумных пределов.

Именно сети FTTH/PON получили широкое распространение и на сегодняшний день активно развиваются.

Сети xPON

PON (от англ. Passive Optical Network) — пассивная оптическая сеть. Это распределительная сеть с пассивными оптическими делителями (сплиттерами), которые не требуют дополнительного обслуживания и какого-либо питания. Такая сеть имеет древовидную структуру, имеет возможность наращивания точек подключения в зависимости от будущих или уже подключенных абонентов.

Для передачи и приема информации используется одно ОВ (рис 1.). Прямой поток от центрального узла (Optical Line Terminal — OLT) к абонентским узлам (Optical Network Terminal — ONT) распространяется на длине волны λ=1490 нм. Обратный поток от ONT распространяется на длине волны λ=1310 нм.

На один порт OLT, то есть на 1 магистральное ОВ возможно подключить до 128 абонентов (ONT).  При разъединении одного, либо нескольких ONT, это не повлияет на работу остальных абонентских узлов, так как все ONT — терминальные, и работают вне зависимости друг от друга.

Рис 1. Архитектура сети PON

APON, BPON и GPON

Первые стандарты семейства PON (APON, BPON) имели скорости передачи 155­­–622 Мб/с. Наиболее распространенным стандартом этой технологии стал ITU-T G.984.x, или GPON — Gigabit PON. Скорость передачи сети выросла и составила: downstream — 2488,32 Мб/с, upstream — 1 244,16 Мб/с. Стандарт xPON эволюционирует и сегодня — см. рис. 2:

Рис 2. Сети xPON

Делители (сплиттеры) FTB и PLC

По типу изготовления сплиттеров (от англ. split — разделять) различают два основных вида: плоские (планарные) и сплавные.

Сплиттер типа PLC (Planar Lightwave Circuit) — плоский (планарный) волноводный делитель. Используется для равномерного разделения/объединения световых лучей (мод). Максимальный коэффициент разделения до 1:64.

Сплиттер типа FBT (Fused Biconical Taper) — сплавной биконический разветвитель. Основан на традиционной технологии сварки ОВ. Коэффициенты разветвления таких сплиттеров могут быть настроены, в отличие от PLC делителей. Коэффициент разделения — 1:2.

Топология сетей GPON

Топология сети — это геометрическая форма и физическое расположение оборудования по отношению друг к другу. Существует несколько различных топологий:

Рис. 3. Топология «Дерево»

На рис. 3 представлен тип топологии «Дерево». После OLT размещается первый сплиттер, который входом подключается непосредственно к OLT, а выходы к оптическому кабелю, это и есть «ствол» дерева. По востребованности «ствол» отрезается: от него ответвляют одно ОВ, из которого начинает расти «ветвь». К «ветви» подключается второй сплиттер, к которому подсоединяются абоненты.

Следующая топология «Звезда» (рис. 4) – классика построения GPON сетей. Отличие от «Дерева» к выходам первого делителя (сплиттера) сразу подключаются абоненты.

Рис. 4. Топология «Звезда»

Достоинства топологии «Звезда» выявляются только в случае, когда требуется обеспечить одновременный доступ к инфраструктуре нескольким провайдерам. В других случаях практичнее применять «Дерево» или «Шину».

Рис. 5. Топология «Шина»

Топология «Шина» организуется на одном ОВ с использованием каскада сплавных сплиттеров (FBT) с процентным соотношением мощности выходных сигналов. Вход первого сплиттера подключается к OLT, а его выход с меньшим затуханием соединяется с магистралью, к выходу с большим затуханием — абоненты. Есть возможность к выходу сплиттера с большим затуханием подключить вход PLC, в данном случае шина будет комбинированной с различными сплиттерами PLC, FBT. «Шинная» топология используется в основном в небольших сетях сельских провайдеров.

Измерение параметров сетей PON

На этапе строительства сети измерения очень важны. Если от центрального узла (OLT) к абоненту (ONT) придёт крайне низкий уровень сигнала, то терминал будет работать с ошибками, либо вовсе не заработает. Для проведения корректных измерений необходимы: оптический рефлектометр (OTDR) и связка источник оптического излучения и измеритель оптической мощности. Вся сеть PON условно делится на два участка. Первый измеряется оптическим рефлектометром, второй участок от распределительного шкафа до абонентского кросса — связкой источник оптического излучения и измеритель оптической мощности. Деление происходит из-за сплиттеров и коротких расстояний на втором условном участке.

В измерениях, на уже работающей сети, при её эксплуатации для поиска повреждений отличным помощником будет оптический рефлектометр с оптическим модулем, работающим на длине волны λ=1625, 1650 нм с фильтром. Это даёт возможность поиска места обрыва ОВ без отключения потока с OLT. В этом случае измерения производятся со стороны абонентского узла (ONT).

Монтаж сетей PON

Неотъемлемая часть, от которой зависит дальнейшая работоспособность построенной сети PON. Главное правильно производить все работы по монтажу оптических муфт, оптических кроссов и других комплектующих. Соблюдать необходимые требования от производителей оптического кабеля: радиусы изгиба, растягивающие нагрузки (если дело касается подвеса), температура монтажа и так далее.

Чтобы подробнее ознакомиться с правильной технологией монтажа кабеля и муфт, читайте наши материалы:

1. Разделка оптического кабеля.
2. Монтаж оптического кросса.
3. Монтаж оптической муфты.

Ниже рассмотрим особенности монтажа сельского PON, так как именно там бывают подводные камни.

Сельский PON

Рис. 6. Распространённый вариант прокладки распределительного кабеля (дроп-кабеля) и подключение абонентов

Что мы имеем в данном варианте, который используется на практике? Построенная ВОЛС, оптическая муфта расположена на опоре. К ней уже подключены действующие абоненты, новые абоненты «подтягиваются» к ранее установленной муфте и длины дроп-кабелей достигают 150–­­­­200 метров. За счёт того, что дроп-кабель становится длиннее, стоимость инсталляционных работ увеличивается.

Рис. 7. Альтернативный вариант прокладки распределительного кабеля (дроп-кабеля) и подключение абонентов

В данном случае (рис.7) на этапе строительства на опорах монтируется кронштейны с запасом ОК для новых оптических муфт. По мере появления новых абонентов, на запасах устанавливаются оптические муфты. Новые абоненты не «привязаны» к ранее установленным муфтам, то есть нет необходимости подвешивать длинные участки распределительных кабелей. В этом варианте длины дроп-кабелей не превышают 50–75 метров.

Чтобы получить практические знания в строительстве и эксплуатации сетей PON, записывайтесь на курс монтаж и измерения сетей ШПД/PON.

Подбор оптических дроп муфт для строительства PON

Cделать правильный выбор во всем разнообразии оптических муфт, применяемых для строительства PON сетей в малоэтажном (частном) секторе, поможет наш обзорный материал по дроп муфтам.

Также смотрите видеообзор оптических муфт для построения PON сетей в частном секторе:

Проектирование сетей PON и GPON

Любое строительство ВОЛС начинается с грамотно составленного проекта. Сначала сбор исходных данных: карта района с адресным планом всех жилых домов, схем, чертежей существующей кабельной канализации, опор связи, ЛЭП. Далее происходит анализ всех полученных данных и представляется концепция будущего проекта. Определяется: топология сети, выбор места установки оптических муфт, расчёт необходимой ёмкости ОК, расчёт оптического бюджета, делители (сплиттеры), их коэффициент разделения. На последнем этапе, разрабатывается проектная документация: структурная схема сети, трассировка ОК на местности, схемы соединения ОВ в оптических кроссах и муфтах и так далее.

Самый ответственный момент в проектировании PON/GPON сетей — расчёт оптического бюджета потерь. Как этот расчет производить, читайте в соответствующем материале.

Конфигуратор PON в частном секторе

Программа адресована операторам связи, местным провайдерам, всем интересующимся темой сельских широкополосных сетей абонентского доступа. Также конфигуратор будет полезен тем, кто планирует, проектирует и строит загородные сети FTTH (PON).

С помощью нашего программного продукта можно, работая по веб-карте, без ошибок построить схему, составить и сохранить полную спецификацию материалов, схему и чертежи.

Программа позволяет:

• Найти населённый пункт по названию или глобальным координатам;
• Нанести метки объектов инфраструктуры и подключаемых абонентов;
• Автоматически или вручную установить распределительные шкафы и муфты;
• Автоматически или вручную проложить магистральные, распределительные и абонентские кабельные линии;
• Сохранить созданную конфигурацию на компьютере или на сервере ВОЛС-Эксперт;
• Составить и сохранить полную спецификацию/смету необходимых материалов с актуальными ценами. Спецификация содержит количества линейных кабелей, муфт, шкафов, абонентских дроп-кабелей, подвесной арматуры. В смете так же указаны цены;
• По сформированной конфигурации можно сохранить чертеж в виде растрового рисунка или в CAD-совместимом формате *.dxf. В дальнейшем чертеж можно использовать как основу на стадии эскизного и рабочего проектирования;
• Алгоритм программы не только значительно упрощает создание чертежа и спецификации, но и исключает ошибки из-за «человеческого фактора».

Рабочее окно программы использует интерфейс веб-карты:

Рис. 8. Рабочее окно программы

В окне подсказок на правой панели можно посмотреть необходимое на текущем шаге действие и сразу же выполнить его в рабочем окне:

Рис. 9. Окна подсказок

Для поиска населенного пункта используется встроенный инструмент веб-карт.

В меню проектных настроек можно управлять запасом волокон в кабеле, запасами кабеля на монтаж и прокладку и т. п.:

Рис. 10. Меню проектных настроек

Метки абонентов и узлов инфраструктуры расставляются на карте вручную или автоматически с использованием соответствующих инструментов левой панели.

Рис. 11. Рабочее окно программы

После группирования абонентов, т. е. выделения зон питания распредустройств первого и второго каскадов, автоматически или вручную прокладываются абонентские, распределительные и магистральные кабели:

Рис. 12. Рабочее окно программы

Программа автоматически подбирает необходимый перечень комплектующих.

При необходимости можно изменить выбор программы в «большую» сторону»:

Рис. 13. Рабочее окно программы

Смета (спецификация) формируется раздельно и независимо для магистрального распределительного и абонентского участков сети:

Рис. 14. Параметры формирования сметы

Сохранение чертежа возможно как в формате растровой графики, так и в CAD-совместимом формате DXF:

Рис. 15. Выбор формата сохранения

В DXF-сохранении группы объектов (абоненты, кабели, муфты, опоры, колодцы и т. д.) разносятся по разным слоям.

Полностью возможности программы и их использование описаны в подробной инструкции.

Построение сети GPON после получения проекта

Построение GPON сети мало отличимо от строительства других ВОЛС. Здесь стоит подчеркнуть, что на первом этапе строится именно опорная часть сети, к которой в дальнейшем подключаются абоненты. Первый этап полностью строится и сдается заказчику. Второй этап выполняет сам заказчик либо также его подрядчик. Далее проводятся инсталляционные работы.

Ознакомьтесь с нашим материалом про этапы стрительства ВОЛС.

Заключение

При построении GPON сети главное минимизировать суммарные потери, на всех этапах строительства. Существует некая вероятность внести излишнее затухание (прокладка ОК без соблюдения норм и правил, неправильный монтаж ОК и так далее) и в дальнейшем построенная ВОЛС будет работать с ошибками либо вообще не заработает.

Наш учебный центр проводит различные курсы по монтажу и измерениям, в том числе и по сетям PON.