какое затухание дает оптический планарный сплиттер 1х8

Принцип работы оптического сплиттера (1х4, 1х8). Пример использования в оптической распределительной коробке

Оптический сплиттер или, как его многие называют, делитель часто можно увидеть в подъезде многоквартирных домов. Он находится внутри оптической распределительной коробки, которая есть, как правило, на каждом этаже. Несмотря на свой довольно простой и миниатюрный вид, он играет важную роль в организации сетей связи.

Внешний вид

Зачем нужен сплиттер?

Оптическая распределительная коробка, внутри которой расположен сплиттер, на одном из этажей в подъезде жилого дома:

Нужно отметить, что оптические сплиттеры бывают и уличного типа. Обычно в своем наименовании они имеют специальную литеру «J»

Оптические сплиттеры 1х4, 1х8 — что это такое?

Разгадка этих цифр довольно проста. Это количество выходов (отводов, ответвлений) или, грубо говоря, количество волокон, которое будет присутствовать на выходе из сплиттера. При каскадном построении сети PON выделяются как правило 2 каскада, реже 3 все зависит от количества подключаемых абонентов на PON-порт.

Сплиттер 1х4. Одно волокно варится на четыре.

А здесь уже изображен сплиттер 1х16

Чтобы подключить к сети PON многоквартирный дом провайдер обычно использует сплиттеры первого каскада 1х16. Он устанавливается в ОРШ (Оптический Распределительный Шкаф). Обычно такой спплиттер один на целый дом и располагается в подвале. Соответственно, сплиттер внутри него имеет 16 расшитых волокон из магистрального кабеля, которые дальше могут использоваться по всему дому.

Далее идут сплиттеры второго каскада 1х4 — это те, которые находятся в ОРК на каждом этаже. В типичном доме на этаже расположено 3-4 квартиры, поэтому выбор 1х4 сплиттера полностью оправдан. Очень схематично это выглядит следующим образом:

Сам по себе, сплиттер — пассивное сетевое устройство. Это значит, что ему не нужно питание от электросети, чтобы передавать оптический сигнал

Принцип работы оптического сплиттера. Практический пример

Допустим, мы хотим подключить один этаж из нашего дома. Естественно, для этого мы на каждом этаже установили оптические распределительные коробки. Теперь наша задача правильно провести монтаж оптоволокна внутри ОРК, а заодно понять — какую роль здесь играет сплиттер?

Общий вид ОРК:

Внутри ОРК:

Кабель с подвала (ОРШ) заходит на этаж (ОРК) без оконечивания, т.е. обычное волокно без каких-либо коннекторов. Немного расковыряв внешнюю оболочку межэтажного кабеля внутри ОРК. (это часто называют «технологическим окном»). Достаем волокно.

Далее волокно идёт на кассету, где происходит сварка (стык)

После стыка в кассете, из волокна у нас получается так называемый называемый пигтейл, т.е. это кабель оконеченный только с одной стороны — в нашем случае это специальный разъем SC. На практике могут использоваться и другие типы разъемов (FC,LC). С другой стороны точно такой же разъем — с него волокно уже уходи на сплиттер

Далее кабель с пигтейла уходит на оптический сплиттер 1х4 (в данном случае). Там он разделяется на 4 волокна, собственно именно в этом моменте сплиттер и выполняет свою работу.

После чего волокна снова(!) уходят на разъемы SC, которые закреплены в верхней части ОРК.

От них уже будет идти полноценный патчкорд, который протянут к абоненту и подключат в оконечное устройство (оптический терминал, как правило)

Что в итоге?

В конце оптического патч корда ставится оконечное устройство (ONT) с таким же типом разъема, как и на сплиттере в ОРК. Терминал, с одной стороны, выступает в роли некоего медиаконвертера — принимает оптический сигнал. С другой — он уже как заправский роутер, который раздает Wi-Fi, имеет Ethernet-порты для подключения ПК или телевизионной приставки.

Источник

Как «пекутся» наши оптические делители (часть вторая)

Планарные делители PLC (Planar Lightwave Cirquit)

В прошлом обзоре процесс производства сварных делителей был показан чуть более чем полностью. Но есть и другой способ «разделить» поток света в волокне — планарные делители, иначе говоря, PLC (Planar Lightwave Cirquit). По идее, это далеко не новинка, хотя ранее из-за высокой цены PLC использовались лишь в наиболее дорогих, многоволоконных проектах. Однако прогресс не стоит на месте…

Естественно, что в каждом изделии есть свои достоинства и недостатки, и наука стремится свести второй аспект к минимуму. Так какие же недостатки сварных делителей побудили мир науки и техники к новым разработкам? Их не сложно назвать:

Что касается технологии изготовления PLC делителей, то главным составляющим всего процесса является… полупроводниковый чип.

(Так выглядит система каналов под микроскопом)

Производство PLC чипов состоит из нескольких этапов. Первый заключается в нанесении на подложку отражающего слоя-оболочки, на который наносится материал волновода, который подвергается травлению. Результатом процесса травления является система каналов-волноводов, полностью отображающая схему деления. Следующая стадия — система планарных волноводов покрывается отражающим слоем-оболочкой. Необходимое количество разветвлений достигается делением основного входного оптического канала и последующих его ветвей.

Как правило, производством подобных чипов занимаются специализированные предприятия (в мире их около пары десятков), которые делают только микрооптику. Все существующие заводы, выпускающие PLC-делители как конечную продукцию, покупают готовые чипы (в основном из Южной Кореи) и монтируют их в корпуса.

Если кого-то вопросы применения микрооптики интересуют более глубоко, то можно привести ссылки на патенты по различным способам их применения:

1. Optical module.

Изготовление делителя из чипа

Под микроскопом PLC чип выглядит следующим образом:

В двух проекциях вот так:

Пигтейл с ribbon кабелем:

Пигтейл с входным волокном:

Структурно это выглядит так:

Монтаж выглядит так:

Специальная установка с камерами высокого увеличения. С ее помощью производят юстировку 3-х компонентов PLC делителя: PLC чипа и двух пигтейлов:

Вот так выглядят 2 стыка в 2-х плоскостях:

Весь монтаж производится под контролем измерительного оборудования:

После юстировки производится склейка:

После склейки заготовка готова. Ее необходимо смонтировать в металлический мини-корпус.

Происходит это так:

Надеваем резиновые прокладки на каждый из концов делителя.

И помещаем в металлический корпус соответствующего размера.

И монтируем крышку (на которую предварительно лазером нанесен S/N).

Если делитель необходим оконцованный, то поступаем как в случае сварных делителей: приклеиваем и полируем коннекторы.

Как можно убедиться — просто чудо нано-технологии… Когда же Роснано начнет делать хотя бы это?

Сравнение PLC и сварных делителей

Общие оптические характеристики

Измерения проводились на сварных делителях 1х2, 1х8 и PLC 1х8 в диапазоне длин волн 1250-1650.

На рисунке 1 показаны вносимые потери (9,3dB) стандартного 1×8 PLC делителя. Также показаны максимальные вносимые потери (10,3dB) в том числе потери в области «водяного пика» в зоне от 1360 до 1460 нм, а также отличный показатель равномерности (uniformity), равный 1dB.

Учитывая то, что эталонные значения вносимых потерь и показателя равномерности составляют 9.8dB и 0,5dB можно с уверенностью утверждать, что PLC делители дают хорошие показатели принципиально важных физических параметров.

Ниже изображён результат исследования сварного делителя 1×2. Как видно на изображении уровень максимальных вносимых потерь здесь гораздо ниже (3,5dB), при этом значение показателя равномерности (uniformity) остаётся таким же (1,0dB). Но это делитель 1×2, а не 1×8.

Как было описано выше, для производства сварных делителей 1х4, 1х8 применяется каскадирование, которое непосредственно влияет на изменение оптических характеристик изделия. Итак, на 3-м участке показаны вносимые потери сварного делителя 1×8, максимальный уровень которых составляет 10.8dB, а показатель равномерности (uniformity) равен 3 дБ, что существенно отличается от показаний PLC делителя.

TDL (Зависимость вносимых потерь от изменения температуры)

PDL (Зависимость вносимых потерь от изменения поляризации)

В PLC делителях этот параметр составляет 0,2-0,3dB, причём также как и в случае с температурным коэффициентом эта величина не меняется в зависимости от сплит-соотношения 1х8, 1х16 и т.д.
В сварном делителе 1х8 зависимость вносимых потерь от поляризации равна 0,1-0,15dB вне зависимости от сплит-соотношения (1х4, 1х8. ).

Надёжность

Риск выхода устройств из строя рассчитывается обычно из параметра, который носит название FIT (Failure In Time). Для сварного делителя этот параметр мал, но с увеличением соотношения деления растёт и количество каскадов, соответственно с каждым каскадом FIT будет увеличиваться каждый раз на величину нового каскада.
Что же касается делителей PLC, то для них существует всего 2 критичных параметра по надёжности — это точка входа и точка выхода.

Вместо эпилога

Наука и отраслевая индустрия не стоят на месте. В Южной Корее уже производят PLC-чипы с неравномерным коэффициентом деления. Так что, в ближайшем будущем следует ожидать появления 1×3, 1×7 и других PLC-делителей с разным соотношением деления по плечам. Видимо после этого, сварные (FBT) делители могут стать таким же архаизмом, как Token Ring, FDDI и т.д. и т.п.

Источник

Расчёт затухания сигнала разветвителей / сплиттеров.

Антенный разветвитель, пропуская через себя сигнал, ослабляет его. Если у Вас возникли такие проблемы, то Вам, возможно, придётся установить усилитель. Разветвитель на 2 телевизора предназначен для равного деления сигнала для каждого выхода. Это можно увидеть на рисунке №1. Как видно, к прибору приходит 100%, а из каждого выхода получается по половине, по 50 %. Это значение обычно измеряется в дБ и равно 3,5 дБ на каждый порт.

Если один кабель надо развести к трём потребителям, то придется использовать сначала один блок, дающий два порта, а затем к его порту подключаем ещё такой же. Теперь, 100% мощности распределяются на две части, обеспечивая по 50 % на каждый порт. Второй делитель разделяет один порт снова, так что мы видим по 25 % мощности на двух его портах. Если перевести потери в дБ, то один выход будет 3,5 дБ, а у двух других потери сложатся из-за прохождения через два модуля и будут уже равны 7 дБ.

Четырёх направленный разделитель будет состоять из трёх отдельных разветвителей, как можно увидеть на картинке. В этом случае получаем только по 25 % на каждый порт от входного сигнала. С точки зрения потерь в дБ, будет примерно 7 дБ на каждый выходной порт.

Восьми портовый разделитель будет состоять из семи комбинированных двухсторонних разветвителей, рисунок 4. Легко посчитать, 12,5% достанется каждому из четырёх выходов от входного сигнала. Потери в дБ, будут равны примерно 10,5 дБ для каждого порта.

Как бороться с ослаблением:

Люди, живущие недалеко от передающей вышки страдают от сильного телесигнала. В этом случае разветвитель может быть полезен как ослабляющее устройство. А как рассчитать ослабление Вы уже знаете.

В дополнении к потере сигнала существуют и другие проблемы с использованием разделителей. В эфире все каналы становятся цифровыми и частично даже высокого разрешения, поэтому очень важно, чтобы все разветвители через которые проходит сигнал были самого высокого качества. Антенные разветвители Connector были разработаны для того, чтобы удовлетворить эти строгие требования, по низким вносимым потерям и отсутствию переотражения сигналов. Реализован проход низковольтного питания для подключения питания антенных устройств по антенному кабелю, например усилителей.

Теперь Вы сможете понять почему разветвители а так же сплиттеры имеют разное затухания на различных выходах.

Источник

Глава 2. Особенности построения FTTH на базе PON

2.1 Общая терминология

Для того, чтобы построить любую оптическую сеть (и PON тут не исключение) необходимо достаточно часто оперировать рядом терминов, которые характеризуют физическую составляющую сети с разных сторон. Основные термины и их разъяснение ниже:

дБм – децибел на милливатт, единица измерения мощности в оптических системах передачи данных. Отличается от децибела тем, что уровень эталонного сигнала всегда равен 1мВт. Формула перевода милливатт в дБм:

где А – значение в дБм, log – десятичный логарифм, X – значение переводимой мощности в мВт.

Оптический бюджет мощности – разница между значением мощности передатчика и чувствительности приёмника на разных концах линии связи. Измеряется в дБ. Стандартный оптический бюджет PON класса 2 составляет 25дБ гарантированно (допустимые значения оптического бюджета мощности находятся в диапазоне 25…30дБ).

*Оптический бюджет мощности можно повысить, используя трансиверы повышенной мощности на стороне OLT. В таких трансиверах повышена мощность передатчика и используется более чувствительный приёмник, что позволяет преодолеть порог стандартного оптического бюджета PON.

Все GEPON трансиверы с недавних пор маркируются по классам (или грэйдам, от английского grade). В настоящее время существует целых четыре класса, маркируемые английскими буквами и символами, имеющие тем большую мощность, чем старше буква и чем больше символов.

Итак, по возрастанию мощности:

Затухание – процесс потери мощности светового сигнала в линии связи. Сигнал в линии связи затухает как естественным образом, так и за счёт неоднородностей в волокне, сплиттеров, перегибов, механических повреждений, механических разъёмов, сварок, температуры окружающей среды. Измеряется затухание в дБ/км для волокна и в дБ для всего остального.

Стандартное погонное затухание для волокна G.652D на длине волны 1310нм составляет 0.36дБ/км, на длине волны 1550нм – 0.22дБ/км. Стандартное затухание на механическом соединении типа SC/UPC-SC/UPC составляет около 0.5дБ, на сварке – 0.05дБ. Основное затухание в PON-сеть вносят делители (сплиттеры) – затухание на них может быть от 4дБ до 21дБи даже больше (зависит от количества выходов делителя).

Оптический бюджет потерь – суммарное затухание от источника сигнала до самого удалённого приёмника сигнала. Измеряется в дБ. Максимальный оптический бюджет потерь в PON равен оптическому бюджету PON.

Максимальный рекомендуемый оптический бюджет потерь в PON равен оптическому бюджету PON минус 3дБ (эти 3 дБ оставляют про запас; рекомендуется всеми ведущими интеграторами мира).

Окно прозрачности — это диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание оптического сигнала в волокне.

2.2 Расчёт скорости передачи данных в сети PON.

Расчёт скорости передачи данных в сети PON строится на том факте, что клиент не всегда находится в сети, а если и находится, то не всегда использует всю ёмкость отведённого под него канала. Расчёт будем производить исходя из предположения, что к одному PON-порту OLT подключено максимально возможное число ONU (64 единицы).

Скорость нисходящего потока составляет 1250Mbps, значит, на одну ONU приходит 1250/64 = 20 Mbps. Допускаем, что одновременно в сеть включено 50% ONU – скорость на одну ONU возрастает до 40 Mbps. Учитывая тот факт, что не все пользователи активно используют канал связи (торрент и прочее), примем допущение, что из всех активных в единицу времени количество пользователей, активно качающих – 50%. По итогу, скорость на одну ONU составит около 80 Mbps. Во время Prime Time (время наименьшей загрузки сети, ранним утром с 4-х до 8-ми) каждая ONU может получать до 1Gbps. Необходимо также учитывать сезонные колебания клиентских требований (зимой больше клиентов активно в сети, особенно вечером, летом — меньше).

OLT, как L2 свитч, умеет ограничивать скорость соединения для каждого абонента в сети, однако, делает он это не совсем стандартным способом. Как уже было отмечено выше, каждая ONU, подключённая к OLT, считается «подпортом» OLT, что и определяет процесс ограничения скорости («шейпинг»): скорость «шейпится» не на порте OLT, а на оптическом EPON порте ONU или медном абонентском порте ONU.

2.3 Выбор делителей.

Концепция PON изначально предполагает древовидную топологию, однако, реальность далека от концепции, поэтому пассивное «дерево» часто вырождается в «шину» или «звезду», в зависимости от географического положения абонентов по отношению друг к другу. Кроме того, на вырождение топологии типа «дерево» в производные от неё топологии влияют физические и законодательные факторы (к примеру, через лесной массив кабель проложить очень проблематично, или законодательная база не предусматривает прокладку кабеля вблизи какого-либо объекта и проч.).

Для построения любой топологии PONиспользуются разнообразные пассивные оптические делители (сплиттеры, разветвители, splitters, couplers), которые условно можно разделить на две группы (по технологии изготовления): сварные и планарные.

Делители, произведенные по любой из технологий, можно дополнительно классифицировать по количеству входных волноводов (пигтейлов). Их (входов) бывает два (X-образные делители) и один (Y-образные делители). Первые используются для ввода CATVв пассивную сеть (в один вход подаётся CATV, через второй происходит дуплексная связь между OLT и ONU), вторые – стандартные делители на 1 вход и N выходов. Количество выходов всегда N ≥ 2.

2.3.1 Сварные делители.

Сварные делители производятся по технологии FBT (англ. Fused Biconical Taper). Эта технология достаточно проста и не предполагает наличие дорогостоящего оборудования и сложного/ёмкого по времени технологического процесса.

Особенностью технологии FBT является получение делителя с неодинаковым коэффициентом деления выходной мощности (например, 40/60 или 20/80, или даже 1/99), выраженным в процентах.

В процессе изготовления FBT делителя выполняется следующая последовательность действий:

В теории, после всех этих действий сплиттер готов к продаже и может упаковываться, но на этом этапе он без коннекторов, а значит, его нельзя механически соединить (только сварка). Поэтому гораздо чаще технологический процесс продолжается дальше: к «концам» делителя приваривают необходимые коннекторы (SC/UPC, SC/APC, LC/UPC…нужное – подчеркнуть). После сварки ферулы коннекторов шлифуются на специальной машине, сплиттер еще раз тестируется и окончательно упаковывается в блистер или поролон (по желанию заказчика).

ОсобенностьюFBT делителей, кроме процентного деления, является также наличие нескольких так называемых «окон прозрачности», в которых оптический сигнал имеет наименьшее затухание.
У современных FBTделителей окон прозрачности три: в районе длин волн 1310нм (1310±40нм), 1490нм (1490±10нм) и 1550нм (1550±40нм). Это позволяет использовать пассивную сеть, построенную с применением FBTделителей, не только в качестве тракта для передачи данных GEPON (1310нм и 1490нм), но и для передачи CATVна длине волны 1550нм.

*Для специализированных CATV-сетей (без передачи пользовательских данных) технология FBTтакже достаточно хорошо подходит, потому как CATVпередатчики обычно используют 2 длины волны (1550нм или 1310нм), которые идеально вписываются в существующие окна прозрачности FBT делителя.*

Для сварных делителей количество выходов всегда равно двум (N = 2). Это утверждение напрямую связано с технологией изготовления, и любой другой FBT делитель с количеством выходов N>2, скорее всего, является комбинацией двух и более «неравноплечих» делителей 1х2. Такие делители обычно монтируются в пластиковую коробку в заводских условиях, поэтому по размеру они всегда достаточно объемные с ними достаточно неудобно работать, хотя цена на такой делительиногда ниже, чем на планарный той же ёмкости.

2.3.2 Планарные делители.

Планарные делители производятся по технологии PLC (англ. Planar Lightwave Circuit), которая технологически более сложная, чем FBT (соответственно, и стоимость готового PLC устройства немного выше, чем FBT).

*если кто-нибудь из читателей знаком с технологией изготовления печатных плат, то понять принцип изготовления PLC делителя не составит никакого труда – он практически аналогичен, за исключением материалов и финальной стадии*

Итак, процесс изготовления PLCделителя состоит из двух основных этапов:

1.Изготовление планарного чипа.

На самом деле, компаний, производящих качественные (да и вообще любые) планарные чипы не так много (чуть ли не по пальцам можно пересчитать). Место обитания производителей столь точных устройств сосредоточено далеко на востоке (Япония, Корея, возможно, Китай). Производство планарных чипов – процесс очень дорогостоящий, и далеко не каждая компания может себе позволить содержание специалистов-оптиков высокого уровня, да и оборудование не из дешевых.

Итак, процесс изготовления планарного чипа в общих чертах сводится к следующим действиям:
— выбор материала «подложки» (основного несущего элемента будущего сплиттера) и нанесение на него отражающего слоя-оболочки;

*отражающий слой-оболочка по итогу окружает «дерево» волноводов, что не даёт оптическому сигналу уходить из этого самого волновода в следствии отражения от оболочки*

— нанесение на получившуюся заготовку материала волновода. В качестве материала волновода может выступать, например, кварцевое стекло или специализированная разновидность пластика. В результате получается «слоёный пирог», состоящий из трех слоев (подложка-отражатель-волновод). В качестве аналогии можно привести печатную плату (ядро-препрег-медная поверхность), и действия, производимые с «пирогом» далее будут аналогичны травлению меди на печатной плате.

— нанесение шаблонов делителей и травление (в один заход делается сразу группа делителей со схожими параметрами). Именно на этом этапе определяется ёмкость будущего сплиттера. После нанесения шаблона «пирожок» погружается в ванну с разнообразными кислотами, которые «съедают» всё, кроме того, что находится под шаблоном. Результатом травления является группа «монолитных» стеклянных волноводов (Рисунок 6).

Рисунок 6 – «полуфабрикат» планарных волноводов

— на конструкцию, полученную в «предыдущих сериях», наносится еще один отражающий слой-оболочка, который полностью покрывает волноводы, препятствуя световому сигналу выходить за их пределы.

— конструкция либо оставляется «как есть», либо покрывается защитным слоем (что-нибудь вроде эпоксидной смолы), после чего нарезается аккуратными прямоугольниками на готовые планарные чипы. Далее следует второй этап – сборка делителя.

*технология разработки и изготовления PLC чипов на сегодняшний день развита достаточно хорошо. Это позволяет производить PLC чипы, которые ранее были недоступны по причине сложности изготовления топологии или по причине сомнений производителя относительно целесообразности изготовления (например, делители 1х24 используются не так часто, соответственно, производители разрабатывали эту топологию во вторую и более поздние очереди).

На сегодняшний день производители PLC чипов пробуют «печатать» PLC чипы, имеющие неравномерные затухания на разных выходах (например, PLC 1×3 20/40/40), однако, целесообразность таких действий пока находится под вопросом.

Достаточно представить себе всё многообразие PLC делителей и помножить его на все возможные варианты деления, чтобы понять, что, скорее всего, будут приняты к производству лишь некоторые (самые ходовые по мнению производителей) чипы.*

2. Сборка планарного делителя.

Собственно, этим процессом и занимается большинство китайских (и любых других) заводов, которые позиционируют себя как «производитель пассивных оптических компонентов». Сборка состоит из следующих действий:

— присоединение оптических пигтейлов ко входу и выходам PLC чипа. Делается это на специальном станке, оснащенном микроскопом и приводами, позволяющими выполнить юстировку волокна по отношению к чипу в трех плоскостях. После позиционирования волокна его приклеивают к чипу.

Рисунок 7 – Сборка планарного делителя

— как и в случае с FBT, сплиттер проходит этап тестирования и этап приваривания к пигтейлам коннекторов, после чего, снабженный паспортом и упакованный, отправляется клиенту.

У планарных делителей количество выходов может быть любым, вплоть до 128, однако, «экзотический» делитель на 123 выхода заказать и изготовить достаточно проблематично ввиду дороговизны изготовления PLC чипа «под заказ», поэтому существует несколько стандартных наборов планарных делителей, которые может изготовить любой уважающий себя (и своих клиентов) производитель пассивного оптического оборудования:

Каждый делитель из этих наборов может быть как X-, так и Y-образный (например, 2х8 или 1х8 соответственно), что позволяет в полной мере использовать фантазию инженера-проектировщика и возможности оборудования.

Особенностью PLC делителя, помимо большего, нежели у FBT, числа выводов, является то, что волноводы PLC чипа прозрачны для широкого диапазона длин волн (1260нм..1650нм, в отличии от трёх окон прозрачности у FBT). Эту особенность можно использовать для построения сложных сетевых узлов с применением различных технологий уплотнения (например, CWDM).

Подводя итоги, можно отметить:

Планарные делители

Сварные делители:

2.4 Топология и волоконность.

Топология сети – это первый этап, так сказать, основа основ. После определения потенциальных (или даже вполне реальных) абонентов и нанесения их, а также потенциального местоположения OLT, на карту, сразу надо задумываться о будущей топологии сети. На самом деле, многие инженеры проявляют интерес к PON именно из-за «топологического полиморфизма» этой технологии: PON можно развернуть практически при любой плотности застройки и её особенностях, нужно только знать, как.Именно грамотный выбор топологии будущей сети гарантирует её дальнейшее развитие и приток клиентов – а значит, проекта в целом.

PON (непосредственно пассивная оптическая сеть) может быть построена на основе трёх основных топологий («дерево», «звезда», «шина») и их комбинаций. Самые распространенные в процессе проектирования вопросы – вопросы, связанные с расчётами бюджета потерь при использовании определённой топологии, а также сопоставления этих расчётов с оптическим бюджетом PON-системы. Мы попробуем разобраться, что, для чего и как лучше строить.

Основными исходными данными для проработки будущей топологии пассивной оптической сети являются:

— минимальный оптический бюджет системы. Минимальных параметров рекомендовано придерживаться при расчётах любой оптической системы связи, и PON– не исключение.

Дело в том, что при производстве оборудования на заводах проводят финальное тестирование продукции по многим параметрам, включая и мощность передатчиков.А поскольку при массовом производстве калибровка лазеров до состояния полной идентичности на партии – процесс дорогой и трудоёмкий, чаще определяют границы допустимой излучаемой мощности, которых и придерживаются.

Например, в одной партии передатчиков для ONU, разброс мощности двух готовых устройств может достигать двух и более дБм, и поэтому, выбрав при расчетах за основу более мощный образец, в результате можно получить неработоспособную магистраль (например, 60% передатчиков текущей партии будут иметь меньшую, чем неверно выбранная эталонная, мощность).

*печальная практика на территории Украины показывает, что инженеры, выбравшие в качестве эталона МАКСИМАЛЬНЫЙ оптический бюджет, проводят «в поле» достаточно ощутимое количество времени, «починяя» небрежно построенные магистрали и регулярно выслушивая недовольства от абонентов. Причиной неработоспособности отдельно взятого абонентского ответвления может стать даже сильный ветер (и таких случаев предостаточно!), не говоря уже про небрежную работу оптическим кабелем на объекте у абонента и прочих факторов.*

— потери на всём следовании сигнала от OLT к ONU абонента:

Все потери необходимо учитывать и сводить в суммарный бюджет потерь.

— как ни странно, программные возможности оборудования (другими словами, максимальная ёмкость абонентов на одном порте OLT).

Часто программные возможности и оптический бюджет тесно связаны.

*Например, стандартные GEPON решения от китайского производителя BDCOM предполагают оптический бюджет в районе 30дБ при максимальном количестве абонентов на 1 порт OLT равном 64 (потери на делении корневого волокна на 64 ответвления около 22дБ). Как видно, запаса 8дБ должно хватить «с головой» и на трассу, и на соединения.

На практике, многие инженеры устанавливают передатчики повышенной мощности (о них уже было сказано ранее) и делят корневое волокно на 128 ответвлений.

Результатом является крайнее удивление – OLT не способен вести работу со 128-ю абонентами (ONU) на одном своём порте (максимум – 64 ONU на 1 порт). Следствие – потеря денежных средств, времени на работы и полная неоправданность своего труда.*

Итак, исходные данные:

Таблица 1 – Усреднённые затухания на выходах
сварных делителей (без учёта коннекторов)

Таблица 2 – Усреднённые затухания на выходах
планарных делителей (без учёта коннекторов)

Собственно, вводную часть на этом можно закончить и переходить непосредственно к рассмотрению топологий, их особенностей и примеров расчётов.

Все расчётные таблицы представлены в самом конце в Приложении А, дабы не «захламлять» текст и сделать его более читабельным.

2.4.1Топология «звезда».

Самая простая с точки зрения понимания, расчетов и строительства именно топология «звезда».Что из себя представляет «звёздная» топология надеюсь, никому объяснять не надо, однако, в PON строительство звезды имеет некоторые принципиально важные особенности.

В классическом виде в PON при любой топологии используется одно корневое волокно (подключенное к EPON порту OLT) на N абонентских устройств ONU (для BDCOM N = 64; для других производителей цифры могут отличаться). Другими словами, один PON-порт OLT обслуживает до 64 ONU. Если все эти ONU находятся в радиусе 200-300 метров от некой центральной точки – можно строить «звезду»!.

Простейшая «звезда» — это деление корневого волокна на 64 ответвления, по одному ответвлению на каждого абонента (по сути, технология «оптика в дом»). Такая «звезда» удобна для частного сектора, который изобилует домами старого образца: одно- или двухэтажные здания на 4-8 квартир с высокой плотностью застройки (и, естественно, с большим желанием всех жильцов пользоваться услугами ИСП).

Для построения простейшей «звезды» нужно, в первую очередь, выбрать точку, по возможности равноудалённую от всех потенциальных абонентов. В этой точке будет расположен планарный делитель 1х64. К делителю со стороны OLT необходимо подвести кабель как можно меньшей ёмкости (1 или 2 волокна). Кабель большей ёмкости закладывать не имеет смысла, так как делитель 1х64 даже при самой плотной застройке покроет большую площадь жилого массива частного сектора и обеспечит подключение до 64-х абонентов (а это ровно четвёртая часть абонентской ёмкости обычного четырех портового OLT).

Вариантов подключения абонентов всего два. Первый вариант наиболее простой и наименее эффективный: вывод из точки деления индивидуального внешнего патч-корда для каждого абонента.
Другими словами, есть коробка, в которую заходит кабель от OLT. В коробке расположен делитель 1х64. При подключении нового абонента в коробку проникает специально обученный человек, который соединяет уже проложенный до абонента патч-корд с одним из выводов делителя.

Плох этот вариант тем, что такую «коробку» крайне неудобно обслуживать. Дело в том, что у «специально обученных людей» соблюдение чистоты и порядка в распределительных коробах обычно не является приоритетом высокой степени важности. Добавьте к этому неудобное (по большей части) расположение распределительного короба на столбе – и Вы получите то, что так хорошо нам всем знакомо:уже при 20-ти подключенных абонентах коробка начинает представлять собой «взрыв на макаронной фабрике». Недостатки очевидны: абонентские патч-корды не подписаны, что куда идет – не понятно, коробка не закрывается, и вообще полная дезориентация и неэстетический внешний вид.

Второй вариант более эффективный: выбирается дом или группа вплотную расположенных домов и считается количество потенциальных абонентов в них. От коробки в направлении этих самых домов отводится кабель нужной волоконности(можно с небольшим запасом), который с одной стороны соединяется с выходами делителя. Вторая сторона кабеля разваривается в непосредственной близости от группы абонентов (для этого можно использовать коробку поменьше, например, PON BOX 12 или 16), каждому из которых прямо в дом заводится абонентский патч-корд (fiberdropcable). Все довольны.

Радиус, который сможет покрыть такая «звезда» рассчитывается достаточно просто:

Получается, что даже если OLT находится на расстоянии 5км от делителя, в радиус действия этого самого делителя попадают абоненты на расстоянии до 7.5 км!

Вариацией «звезды» не так много. По сути, их всего две: «звезда» с использованием делителя 1х64 и «звезда» с использованием группы делителей 1х32 + 1х2(всё остальное уже является либо «деревом», либо производными).

Вариант с использованием группы делителей менее распространён, но также жизнеспособен. Для построения такой звезды нужен двухволоконный кабель и три делителя: два 1х32 и один 1х2. Делитель 1х2 устанавливается сразу после модуля SFP OLT на стороне провайдера (можно сразу соединить этот делитель «напрямую» с приёмо-передатчиком OLT). Выходы делителя 1х2 соединяются с двухволоконным кабелем, который пролегает (или провисает) в сторону абонентов. Дальше – по вкусу:

— разрезать кабель и вывести из него оба волокна на два делителя в одной и той же коробке;
— разрезать кабель и вывести из него одно волокно в коробку с первым делителем 1х32, а кабель с оставшимся волокном пустить транзитом дальше – до следующей коробки. Таким образом можно покрыть территорию, имеющую овальную площадь.

Рисунок 8 – Возможные виды топологии PON типа «звезда».

С бюджетом потерь в случае звезды 1х2 + 1х32 всё в порядке: даже при использовании большего количества механических соединений (пусть их будет 3) система «пролазит» в оптический бюджет 30дБ (4,3+21,5 + 0,5*3 = 27,3дБ).

Несмотря на всю эффективность, «звезда» используется редко: слишком уж идеальны должны быть условия для её развёртывания, а радиус этой самой звезды неэффективно делать больше 300-400 метров по причине большого расхода абонентских внешних патч-кордов (первый случай) или многожильного оптического кабеля(второй случай).

2.4.2 «Дерево».

Поскольку GEPON в классическом виде имеет древовидную структуру, не обратить внимание на эту топологию было бы преступлением.

Древовидная топология сама по себе предполагает наличие таких топологических элементов, как «корень», «ствол», «ветви» и «листья».

Сразу определимся с терминологией, которая в данном разделе будет несколько вольной:
— «дерево» — вся пассивная оптическая сеть, подключенная ко всем EPON портам OLT;
— «поддерево» — пассивная оптическая сеть, подключенная к одному конкретному EPON порту OLT.

«Корнем»древовидных структур в PON является собственноOLT, из которого «произрастает» пассивное «дерево» (состоящее, как мы помним, из абонентских «поддеревьев»).

«Стволом» пассивного дерева является обычно самый толстый (читай: ёмкий) кабель, проложенный от «корня» до первого (корневого) делителя.

В качестве «ветвей» можно рассматривать оптические кабелиразной ёмкости, проложенные на всём пути от корневого делителя к «листьям».

В роли «листьев» выступают ONU и всё стоящее за ONU клиентское оборудование.

*Таким образом, на базе одного Low-Level BDCOM OLT (который имеет 4 EPON порта)возможно построить одно дерево, состоящее из четырех поддеревьев суммарной ёмкостью 256 абонентов (по 64 абонента каждое поддерево).

Топологию «дерево» можно строить как угодно (лишь бы фантазии хватило), но концептуально все древовидные топологии можно разделить на два типа:

*в простонародье дерево первого типа называют «мультидеревом»*

Деревья второго типа используют географически независимые друг от друга узлы деления, то есть поддеревья«произрастают» как-бы отдельно от остальных своих собратьев, имея при этом общий корень.

Другими словами, разница в том, что первый тип дерева (мультидерево) имеет большую ёмкость абонентов (256 и более) и использует общий магистральный кабель (4, 8, редко – больше волокон) для обслуживания абонентов, а второй тип обслуживает до 64-х оптических абонентов на каждое направление, используя отдельный кабель.

*здесь и далее будет указываться цифра 64, характерная для оборудования компании BDCOM и ряда других производителей*

Используя первый тип дерева (мультидерево) можно построить мощную и очень ёмкую инфраструктуру в целом населённом пункте(возможно, даже в небольшом спальном районе города), используя группу OLT’ов на стороне провайдера и одно магистральное дерево.

Второй тип дерева логично использовать для обеспечения связью небольших локальных районов (до 4-х независимых районов на один Low-Level OLT).

Первый тип дерева(«мультидерево») более элегантный, но более сложный с точки зрения проектирования. По сути, именно этот тип дерева и является классикой построения древовидных пассивных сетей. Классическое PON-дерево удобно разворачивать в небольших населенных пунктах или микрорайонах с высокой плотностью застройки и большим количеством потенциальных абонентов, географически расположенных рядом.

*Число волокон в мультидереве (до абонентского узла деления) должно быть равно количеству EPON портов в корне или кратно ему. Кратность нужна в случае, если планируется расширение абонентской базы в заданном районе: в этом случае в корень придется ставить еще один OLT, к которому потребуется подключать дополнительные волокна (а это очень удобно делать, когда они уже в наличии, а не когда надо судорожно и в спешке прокладывать новый кабель).*

Ветви «мультидерева» обязательно должны покрыть всю площадь предполагаемого района подключения, а листья, как и во всех остальных случаях, отводятся под абонентские подключения. Проектировать такую пассивную сеть удобно, разбивая жилой массив на квадраты (квадратно-гнездовой способ) и устанавливая в центре каждого квадрата делитель 1хM, обеспечивающий транспорт сигнала на M направлений внутри этого квадрата. (Рисунок 9).

Рисунок 9 – квадратно-гнездовой способ проектирования топологии PON типа «мультидерево» с использованием планарных делителей 1х4

Фактически, сеть будет представлять собой N независимых поддеревьев (где N кратно числу EPON портов в корне мультидерева и, соответственно, числу волокон в кабеле) в одном физическом дереве.

*Применительно к оборудованию BDCOM, работает это так:
— если абонентов в районе покрытия PON не планируется более 256 – надо ставить Low-LevelOLTP3310B (4 EPON порта по 64 абонента на каждом) и строить «мультидерево» на четырехволоконном кабеле;
— если абонентов районе покрытия PON планируется более 256, но на данный момент готово подключиться до 256 абонентов, при этом не известно, когда количество абонентов будет больше ёмкости одного стандартного OLT – прокладывается восьмиволоконныйкабель (или кабель большей ёмкости, если денег не жалко или если есть уверенность в том, что от абонентов не будет отбоя).При полной загрузке одного OLT (256 абонентов) в корень дерева ставится еще один такой же OLT (или старый заменяется на более мощный и с большим количеством портов), а свободные волокна в дереве подключаются к новым EPON портам.*

Рисунок 10 – основной узел деления при развитии топологии PON типа «мультидерево»

Как только любой из абонентских делителей (тот, из которого растут «листья» абонентских подключений) на определенном направлении полностью заполняется абонентами, в этом же направлении начинает развиваться второе из N деревьев – и так до тех пор, пока все волокна на всех направлениях не будут заняты

«Мультидерево» может быть построено на базе любых делителей: FBT 1×2, PLC 1х2, 1х4, 1х8, 1х16. Концепция PON-дерева предполагает, что пассивная сеть может быть построена на базе комбинации любых делителей с учётом соблюдения основного правила: каждое поддерево нельзя делить больше, чем на N абонентов с соблюдением оптического бюджета системы.

*как уже было сказано выше, для оборудования BDCOM N = 64 при оптическом бюджете системы 30дБ).*

Основным достоинством «мультидерева» является экономия волокна и простота включения нового абонента.

Основные недостатки: сложность первоначального проектирования и риски, связанные с неверным планированием числа возможных абонентов.

На стороне провайдера, сразу за OLT, устанавливается делитель 1х8, который одной стороной подключается к PON порту OLT, а другой – к восьмиволоконному кабелю, играющему роль «ствола» будущего поддерева. По мере необходимости, «ствол» режется, от него ответвляется и разваривается одно волокно, из которого начинает расти «ветвь» на 8 абонентов, а остальные волокна пускаются дальше. Каждое ответвление от основной магистрали поддерева может быть выполнено с использованием делителя 1х8 или комбинации делителей 1х2 и 1х4.

Рисунок 11 – топология PON типа «дерево»

Основным достоинством второго типа дерева является простота понимания процесса построения сети. Кроме того, второй тип дерева обеспечивает относительно удобное освоение конкретного направления: один порт на один микрорайон с возможностью ветвления «на месте».

Главным недостатком является отклонение от концепции экономии волокна в пользу простоты исполнения топологии сети: используется несколько независимых многоволоконных магистральных кабелей (по одному кабелю на каждый EPON порт OLT) для построения пассивной сети под управлением одного OLT (читай как: у пассивного дерева такого типа может быть только ОДИН корень).

И первый, и второй типы деревьев, как уже было сказано выше, могут ветвиться с использованием любых делителей 1хN, образуя разнообразные причудливые формы. Главное – соблюдение двух правил:

А) «Правило оптического бюджета»: оптический бюджет потерь необходимо «уложить» в минимальный оптический бюджет системы. При этом желательно оставить 3дБ «про запас»;
Б) «Правило деления на N»: ни одно волокно, выходящее из PON-порта OLT, не должно быть поделено больше, чем на N конечных волокон, и к нему должно быть подключено не более N ONU (зависит от программных возможностей системы).

Однако, как показывает практика, не все комбинации делителей одинаково полезны хороши. Рассмотрим самые «ходовые» комбинации в цифрах (Рисунок 12). При строительстве ирасчётах каждой комбинации наиболее правильно использовать комбинированную «механическо-сварную» методологию включения делителей: вход делителя сварен с корневымUpLink волокном, а выходы соединяются с DownLink волокнами(ветвями или абонентскими патч-кордами) посредством механического соединения типа SC/UPC-SC/UPC.

Ниже показаны самые распространенные топологии типа «дерево», численные данные по которым можно найти в приложенных таблицах, показанных в качестве примера. Каждая таблица с расчётами включает в себя потери на соединении SFPOLT с корневымволокномподдерева, а также потери на соединении «абонентскийпатч-корд – ONU».

Рисунок 12 – Основные способы ветвления пассивного дерева.

PLC 1×8 + PLC 1×8.

Самый распространённый набор делителей для любого типа древовидной топологии. Для полной загрузки одного поддерева (64 абонента для одного EPON порта оборудования BDCOM) таких делителей нужно 9: один корневой + восемь абонентских (см. Рисунок 9 и Рисунок 12). Для полной загрузки стандартного«мультидерева» на 256 абонентов (опять же, и далее в том числе, для оборудования BDCOM), построенного по принципу «1х8 + 1х8», необходимо 36 этих самых «1х8» (см. Рисунок 10, Рисунок 12).

Как видно из таблицы, дерево 1х8 + 1х8 имеет нормальные показатели в плане потерь мощности. Остаточный оптический бюджет

7дБ способен обеспечить глубину дерева до 19 км (без учёта сварок, перегибов и проч.) при затухании на длине волны 1310nm = 0,36дБ/км.

PLC 1×4 + PLC 1×4 + PLC 1×4.

Достаточно удобная топология для жилых массивов, в которых абоненты расположены кучно близко друг к другу, но каждая группа абонентов обособлена от других таких же групп (Рисунок 12). Набор делителей 1х4 и 1х16 можно использовать двумя способами: или сначала поделить корень поддерева на 4 ветви, а потом каждую из них поделить еще на 16, или наоборот (сначала на 16, а потом на 4). Сторонники есть и у того, и у другого способа. Бюджет потерь одинаков: от перемены мест слагаемых сумма… ну, вы в курсе.

Количество делителей для первого случая: 4 штуки 1×4 + 16 штук 1х16. Для второго случая: 4 штуки 1х16 + 48 штук 1х4 (естественно, для 256 абонентов в мультидереве). Потери в дереве проиллюстрирует Таблица 5.
Видно, что потери такие же, как и при использовании 1х8 + 1х8 (Таблица 3), а мобильность сети также возрастает (по отношению к базовой топологии 1х8 + 1х8).

PLC 1×4 + PLC 1×16.

Достаточно удобная топология для жилых массивов, в которых абоненты расположены кучно близко друг к другу, но каждая кучка группа абонентов обособлена от других таких же групп (Рисунок 10). Набор делителей 1х4 и 1х16 можно использовать двумя способами: или сначала поделить UpLink на 4 DownLink`a, а потом каждый из них поделить еще на 16, или наоборот (сначала на 16, а потом на 4). Сторонники есть и у того, и у другого способа. Бюджет потерь одинаков: от перемены мест слагаемых сумма… ну, вы в курсе.

PLC 1×2 + PLC1x4 + PLC1x8.
Самая масштабируемая (читать как «мобильная») древовидная топология (Рисунок 10). 6 вариантов строительства дерева делают этот набор делителей практически универсальным средством для построения PON:

Как и в предыдущем случае, бюджет потерь для всех вариаций одинаков (см. Таблица 6 ).
Как видно, мощность на приёмнике ONU схожая с вариантом 1х4 + 1х4 + 1х4 ( Таблица 4 ), мобильность выше. Одна из самых «ветвистых»среди наиболее распространенных топологий.

На самом деле, все вышеперечисленные комбинации – это только «верхушка айсберга» PON. Иногда потребность такова, что вместо планарных делителей 1х2 необходимо использовать сварные с неравноплечим коэффициентом затуханий на каждом выходе. Иногда требуется каскад планарных делителей 1х2 (вплоть до 6 делителей подряд). Все возможные комбинации перечислить просто невозможно, и в этом большой плюс: берем карту местности, включаем фантазию и делаем то, что никто никогда еще не делал! Оптический бюджет стерпит!

2.4.3 «Шина».

Очень часто на территории «необъятной» встречаются небольшие населенные пункты (деревня, село и проч.), представляющие собой одну или несколько параллельно идущих длинных улиц. «Дерево» и «звезду» в таких населенных пунктах развёртывать нет смысла: это неудобно и дорого. Единственный выход – «шина».

«Шина» в GEPON-сетях развёртывается на одном волокне на каждый EPON порт OLT с использованием каскада сварных делителей 1х2 с процентным соотношением мощности выходных сигналов. При этом, вход первого делителя подключается к PON-порту OLT, а остальной каскад строится по принципу «большая мощность – в линию», то есть большая мощность выходного сигнала поступает в магистральную линию и питает весь дальнейший каскад делителей, а меньшая выходная мощность отводится для подключения абонента.

Однако, как показывает практика, делать одно ответвление для одного конкретного абонента неудобно. Во-первых, увеличивается количество сварок на магистральном волокне, что снижает качество сигнала, особенно на последних участках каскада. Во-вторых, возрастает сложность включения нового абонента в центр уже существующего каскада: при включении будут производиться сварные работы, что приведёт к отсутствию подключения у абонентов в нижестоящем каскаде. Кроме того, нарушится общая схема затухания в линии, что может отрицательно сказаться на качестве сигнала у последних абонентов в каскаде.

Выход из этой ситуации состоит в комбинировании сварных делителей 1х2 с процентным соотношением мощности выходных сигналов, и планарных делителей 1х2, 1х4 и 1х8 (Рисунок 11).

Рисунок 13 – топология PON типа «шина»

При этом сохраняется шинная топология, но ответвление сигнала идет не на одного абонента, а на группу абонентов, которые могут быть расположены в радиусе 200 и более метров от планарного делителя.

Данная схема удобна тем, что при грамотном планировании сеть становится легко масштабируемой, и включение нового абонента производится «в три шага»: прокладка патч-корда внешнего исполнения от планарного делителя до абонента, подключение патч-корда в делителю, подключение патч-корда к абонентской ONU.

Кроме того, топологию типа «шина» удобно использовать в случаях, когда улицы в населённых пунктах достаточно ёмкие с позиции числа абонентов, и в то же время имеют достаточно длинную протяжённость. В этом случае, более «близкие» к головной станции OLT абоненты обслуживаются одной шиной (одним волокном и одним PON-портом OLT), более удалённые – другой шиной.

Расчеты и практика показали, что наибольшая эффективность топологии типа «шина» достигается при комбинировании сварных делителей 1х2 и планарных делителей 1х4 и 1х8. Для достижения одинакового стабильного сигнала на всех ONU, в каскаде должны быть установлены сварные делители 5%/95%, 10%/90%, 20%/80%, 30%/70%, 40%/60% и 50%/50%.
Ниже представлены расчёты всех «шин» и рисунки, поясняющие детали их построения. На каждый вариант «шины» представлено две таблицы. Первая таблица включает в себя расчёты с учётом механических соединений типа SC/UPC-SC/UPC на всех выходах сварных делителей (Рисунок 14). Вторая таблица предполагает«вваривание» FBT делителя в линию, а соединение между «абонентским» ответвлением и абонентским PLC сплиттером осуществляется с механическим способом (Рисунок 15).

Правила «чтения» таблиц следующие: по строкам расположены точки деления (муфты, боксы, ответвления – как хотите), по столбцам – элементы этих самых точек деления.

FBT делители в таблицах имеют два выхода (FBT 1×2 Out1 и FBT 1×2 Out2). FBT 1×2 Out2 ВСЕГДА имеет большую выходную мощность (меньшее затухание) и соединяется (или сваривается) с магистральным волокном. FBT 1×2 Out1 соединяется или напрямую с ONU, или со входом PLC делителя (PLC 1xNIn).

Рисунок 14 – Включение сварного делителя в магистральную линию с использованием механических соединителей

Рисунок 15 – Включение сварного делителя в магистральную линию без использования механических соединителей

Механические соединения между абонентским выходом FBT и входом абонентского PLC необходимы для локализации вредоносного излучения, которое может привести к выходу из строя всей пассивной сети (ONU «подвисла»и непрерывно излучает, конкуренты «воткнули» медиаконвертер в один из выходов планарного делителя и «ослепили» приёмник OLT и проч.).

Классическая «шина».

Кроме того, даже 20 раз разделать кабель и провести сварочные работы – уже накладно, а ведь нужно еще учитывать качество сварок, проверять каждую точку, да и искать проблему в случае неполадок будет сложновато (в конце концов, пожалейте своих сварщиков/монтажников!).

Рисунок 16 – Классическая PON-«Шина»

Как видно из таблицы 7, строить классическую «шину», используя механические соединения на магистральной линии, не имеет смысла: «шина» будет содержать в себе всего 27 абонентских устройств при остаточном оптическом бюджете в 1,2дБ, что хватит всего на 3-4 километра идеального волокна.

Таблица 8 более позитивна (целых 44 ONU на один SFPOLT при запасе мощности в 3.5дБ!), однако, она не показывает динамику развития шинной топологии при включении в уже готовую сеть нового абонента. А включение, как уже говорилось выше, может быть достаточно проблематичным, особенно в середине работающей «шины».

«Шина» с делением на два.
Для улучшения характеристик классической «шины», её (классическую «шину») можно скомбинировать с планарными делителями 1х2 (Рисунок 15). Это уменьшит число FBT делителей в каскаде на магистральной линии и позволит (в некоторых случаях) оставить запас для быстрого и безопасного подключения новых абонентов.

Рисунок 15 – PON-«Шина» с делением на два

Как видно из таблицы 9, использование механических соединителей на магистральной линии отрицательно сказывается на качество сигнала (максимум 42 ONU при остаточном оптическом бюджете в 1,25дБ).

Без механических соединителей схема работоспособна и имеет запас мощности 3дБ. Можно строить!

«Шина» с делением на четыре.
С помощью комбинации планарных и сварных делителей 1х2 были улучшены и качество сигнала, и масштабируемость сети. Для расширения масштабируемости можно использовать комбинации FBT 1х2 + PLC 1×4 (Рисунок 18).

Рисунок 18 – PON-«Шина» с делением на четыре

Как и в предыдущих случаях, расчеты – в таблицах ( Таблица 11 и Таблица 12 ).

При использовании механических соединителей на магистральной линии все 64 ONU «помещаются» в оптический бюджет, при этом остаётся еще 1,5дБ на рост сети вглубь. Если отказаться от механических соединителей, то остаётся минимум 4дБ, что является достойным показателем как для роста сети, так и для различного рода непредвиденных потерь.

«Шина» с делением на восемь.
Дабы список «шин» был максимально полным, вниманию читателей представляется последняя комбинация FBT и PLC делителей для «шины»: FBT 1×2 + PLC 1×8 (Рисунок 19, таблица 13 и таблица 14 ).

Рисунок 19 – PON-«Шина» с делением на восемь

Как видно из таблиц, показатели у «шины с делением на 4» и у «шины с делением на 8» практически идентичны, однако, «шина с делением на 4» без использования механических соединителей имеет больший запас мощности (4дБ против 3,4дБ).

Стоит озвучить тот факт, что ни одна из вышеперечисленных «шин» не претендует на 100% удобство использования – всё зависит от местности, на которой эта «шина» будет строиться. Комбинировать топологию типа «шина» можно любыми способами. Выбор за инженерами, которые будут строить и обслуживать будущую пассивную сеть.

Отдельно стоит заметить, что выбор FBT делителей для всех представленных шинных топологий не является эталонными показан лишь в качестве примера – в процессе проектирования инженером может быть обнаружена более удачная комбинация сварных делителей в магистральном каскаде.

На этом обзор основных топологий пассивных сетей можно считать законченным. Весь спектр возможных топологий рассмотреть нет смысла – вариаций хватит на двухтомник. Главное – уловить суть и экспериментировать.

2.5 Использование разъёмов в PON.

На начало 2014 года человечество изобрело всего два метода физического соединения двух разных волокон: сварка при помощи спецоборудования и механическое соединение при помощи соединительных разъёмов (типа SC/APC, SC/UPC или любых других).

*механическое соединение в любом случае реализуется через сварку – коннекторы привариваются к волокну либо на заводе, либо вручную на месте. Так что, в действительности, метод соединения только один. FAST-коннекторы в расчет не берем – соединение получается менее надежным и обычно имеет большее затухание, чем у сварки, да и на особо важных линках инженеры предпочитают по-старинке использовать качественный сварочный аппарат вместо FAST-соединения.*

Как уже было озвучено ранее, делители, как готовый продукт, выходят с заводов в двух видах: с коннекторами и без них. Какие и где лучше использовать – об этом настоящий раздел.

Для начала пару слов о коннекторах – их можно классифицировать по многим параметрам, включая форм-фактор, но главным в строительстве PONвсё же является параметр, который овечает за полировку коннектора (а точнее, его ферулы).

Ферула типа UPC отполирована под углом 90° к своей продольной оси, а у APC – скошена под углом 8° от UPC. Полировка типа APC предназначена для того, чтобы уменьшить влияние отражённого сигнала на полезный (прямой) сигнал в волокне (Рисунок 20).

Рисунок 20 – Различие SC/UPC и SC/APC коннекторов

Особо следить за отраженным сигналом при строительстве PON необходимо лишь в том случае, когда планируется вместе с траффиком подавать абоненту CATV (аналоговое телевидение).

В случае, если CATV планируется запускать в пассивное дерево, все механические соединения на пути следования сигнала от провайдера к абоненту должны быть выполнены с применением APC коннекторов. В противном случае отраженный сигнал будет вносить искажения в основной несущий сигнал, результатом чего может быть «раздвоенная картинка» видео и прочие негативные эффекты.

В случае, если CATV использовать не планируется никогда – можно смело использовать при строительстве PON механические соединители типа UPC. Но лучше еще несколько раз подумать, прежде чем принимать такое решение, ведь изменчивая натура руководства может завтра возжелать CATV для своих абонентов, а переваривать все коннекторы во всей пассивной сети с UPC на APC придется кому-нибудь из вас!

Под каждый тип коннекторов есть и свои адаптеры, хотяразличий между адаптерами одного форм-фактора, но разных цветов (читай как предназначенных для разных полировок) нет никакого, кроме цвета (UPC – синий, APC – зеленый). Адаптер представляет собой «проходную розетку», имеющую в центре трубку-направляющую для ферул и механизмы крепления коннектора по контуру. Ферулы вставляются с разных концов этой трубки и плотно прилегают друг к другу. Адаптеры же маркируются разными цветами исключительно для удобства пользования, то есть, «зеленым» адаптером можно соединить два «синих» коннектора без последствий.

Однако, нельзя соединять адаптером два коннектора с разной полировкой ферулы! Никогда! При соединении коннекторов с разным типом полировки ферул их (ферулы) можно безвозвратно повредить или получить на таком механическом соединении большие потери (до 6дБ вместо 0,5дБ стандартных расчетных потерь). Иллюстрация, поясняющая вышеизложенное, представлена на Рисунке 21:

Рисунок 21 — Неправильное соединение двух типов коннекторов

Если уж очень надо использовать разные типы коннекторов, следует иметь некоторый запас патч-кордов, оконцованных с одной стороны коннекторами типа SC/APC, а с другой – SC/UPC, но необходимо помнить, что это – дополнительные потери.

Возвращаясь к вопросу о том, стоит ли использовать механические соединители или «варить» пассивное дерево, логичнее всего предоставить читателю плюсы и минусы того и другого способа.

Теоретически, механические соединенияхуже показывают себя по отношению к сварке:

Все эти тезисы просто кричат о том, что сварка – надёжно!Недостатком «сваренного» дерева является невозможность штатно разобрать его в экстренном случае. А таких случаев бывает предостаточно:

Во всех перечисленных (и ряде других) случаях дерево, построенное с применением механических соединений, является более жизнеспособным из-за высокой мобильности, предоставляемой коннекторами.

Промежуточным решением является практика, когда вход каждого делителя в пассивной сети сваривается с магистральным волокном (UpLink’ом), а выходы соединяются с DownLink’ом механически. Это позволяет снизить общий бюджет потерь, при этом оставляя сеть мобильной.

Итогом предыдущей писанины может стать набор тезисов:

2.6 Обустройство узлов деления в PON.

До населенного пункта Uplink кабель обычно прокладывают под землей, а вот в самом населенном пункте «рыть канаву» через свой участок/дом/дорогу люди не дают, поэтому единственный верный способ строить PONв самом населенном пункте – тянуть кабель по столбам.

*Конечно, если речь не идет о городе или ином месте обитания человечества, оборудованном развитой подземной инфраструктурой (канализационные или телекоммуникационные шахты), хотя и там не всегда можно развернуть ту топологию, которую требуется.*

При этом одной из задач, которую очень часто упускают из виду при проектировании PON является задача обустройства узлов деления. При строительстве начинают всплывать проблемы, о которых на этапе проектирования зачастую задумывались только в разрезе «ну а там что-нибудь придумаем».

Проблемы, о которых пойдет речь далее, должны обсуждаться еще на этапе принятия решения о том, какая топология будет строиться, и решаться уже тогда же.

Собственно, речь пойдет о коробках. Как ни странно, но в PON коробки играют практически столь же важную роль, как и делители (собственно, в коробки делители и укладывают).

Дело в том, что оптический делитель – устройство нежное, и если его не спрятать во что-нибудь плотное с крышкой и замком, то оно (устройство) может быть повреждено с печальными последствиями для сети (а также сопутствующими проблемами у абонентов и, как следствие, у ИСП).

Кроме того, в точке деления сходится большое количество кабелей, которые коммутируются со сплиттером при помощи сварки или механическим способом. Для грамотной коммутационной развязки необходимо подписывать кабели, укладывать их, хранить где-то сплайс-кассеты и проч. В общем, на узле деления без коробки не обойтись.

Для обустройства узлов деления есть несколько подходов, но правильный – только один. Начнем с того, как делать нельзя.

Недостатков у такого подхода гораздо больше:

Второй подход – использование герметичных муфт. Герметичная муфта, это, конечно, хорошо, однако изначально муфта предназначена для укладки в землю или канализацию (хотя и на столбах, конечно, её тоже можно встретить).

Недостатки муфты при использовании её в PON:

Правильный подход – использование FTTH/PON-бокса. FTTH/PON-бокс – это небольшой герметичный пластиковый бокс, разработанный специально для построения пассивных сетей. Бывают они на 8, 12, 16 абонентских выводов (реже – больше или меньше указанных значений).

Все достоинства в наличии:

Кроме того, белый пластик (достаточно прочный и лёгкий для своей толщины) нагревается значительно меньше, нежели металл, достаточно хорошо поглощает УФ-излучение и выглядит вполне пристойно

Рисунок 22 – Размещение делителя 1х8 в FTTH/PONBox 16

Вообще говоря, эти белые коробки изначально и были спроектированы для размещения в них пассивных компонентов PON-сетей. Но применение FTTH/PONBox не ограничено размещением в них столько сплиттеров: «В этот горшочек можно положить всё что угодно!». Короб можно использовать для размещения в нем активного оборудования, например, ONU, медиаконвертеров, неуправляемых свитчей и прочего.

Источник