Топология.
В процессе строительства GPON всегда (ну, или почти всегда) первым возникает вопрос: «Какую топологию строим?». Действительно, вопрос не праздный – ведь GPON сети настолько топологически полиморфны, насколько сильна фантазия инженера-проектировщика: GPON 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.
GPON (гигабитная 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 GPON-системы. Мы попробуем разобраться, что, для чего и как лучше строить.
Итак, исходные данные:
- Активное оборудование BDCOM (OLT и ONU) с оптическим бюджетом системы 30дБ;
- Выходная мощность SFP OLT модуля: “SFP TX PWR” = +4dBm;
- Чувствительность приёмника ONU: “ONU RX SENS” = -26dBm;
- Потери на механическом соединении типа SC/UPC-SC/UPC = 0,5dB;
- Потери на сварке = 0,05dB;
- Затухание в стандартном волокне G.652.D на километр на длине волны 1310 = 0,36dB/km;
- Затухание в стандартном волокне G.652.D на километр на длине волны 1550 = 0,22dB/km;
Таблицы усреднённых затуханий для планарных и сварных делителей (значения затуханий могут незначительно колебаться);
Таблица 1 – Усреднённые затухания на выходах сварных делителей (без учёта коннекторов)
| Делитель X/Y | Затухание X, dB | Затухание Y, dB |
| FBT 5/95 | 13,7 | 0,32 |
| FBT 10/90 | 10,08 | 0,49 |
| FBT 15/85 | 8,16 | 0,76 |
| FBT 20/80 | 7,11 | 1,06 |
| FBT 25/75 | 6,29 | 1,42 |
| FBT 30/70 | 5,39 | 1,56 |
| FBT 35/65 | 4,56 | 1,93 |
| FBT 40/60 | 4,01 | 2,34 |
| FBT 45/55 | 3,73 | 2,71 |
| FBT 50/50 | 3,17 | 3,19 |
Таблица 2 – Усреднённые затухания на выходах планарных делителей (без учёта коннекторов)
| Делитель 1хN | Затухание на каждом выходе, dB |
| PLC 1x8 | 10,7 |
| PLC 1x4 | 7,4 |
| PLC 1x2 | 4,3 |
| PLC 1x16 | 13,9 |
| PLC 1x32 | 17,2 |
| PLC 1x64 | 21,5 |
Топология «Звезда».
Начнём с самого простого (как с точки зрения расчётов, так и с точки зрения строительства). Что из себя представляет «звёздная» топология – никому объяснять не надо, однако, в PON строительство звезды имеет некоторые принципиально важные особенности.
В классическом виде в PON любой топологии используется одно «родительское» волокно на 64 абонента (естественно, если используется оборудование BDCOM; 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 «родительского» волокна на 64 направления. Такая «звезда» удобна для частного сектора старого образца: одно- или двухэтажные здания на 4-8 квартир с высокой плотностью застройки (и, естественно, с большим желанием всех жильцов иметь дома интернет).
Для построения такой «звезды» нужно, в первую очередь, выбрать точку, по возможности равноудалённую от всех потенциальных абонентов. В этой точке будет установлен 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 и обеспечит подключение до 64-х абонентов (а это ровно четвёртая часть абонентской ёмкости OLT).
Вариантов подключения абонентов всего два. Первый вариант наиболее простой и наименее грамотный: 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 уже при 20-ти подключенных абонентах коробка начинает представлять собой «взрыв на макаронной фабрике»: не понятно, какие патч-корды чьи, какие из них рабочие, и вообще полная дезориентация и неэстетический внешний вид.
Второй вариант более грамотный: 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, 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 волокно. Все довольны.
Радиус, который сможет покрыть такая «звезда» рассчитывается достаточно просто:
- Потери на делителе 1х64 с учетом механических соединений: 21.5 + 0,5 +0,5 == 22,5дБ;
- Разница между потерями на делителе 1х64 и оптическим бюджетом системы: 30 - 22,5 == 7,5дБ;
- Стандартный запас оптического бюджета «на всякий случай»: 3дБ;
- Остаточный оптический бюджет: 7,5 - 3 == 4,5дБ;
- Суммарная длина ОВ, которое «вписывается» в остаточный оптический бюджет (при затухании 0,36дБ/км на длине волны 1310nm): 4,5 / 0,36 == 12,5км.
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. Вариант с использованием группы делителей менее распространён, но также имеет место быть. Для построения такой звезды нужен двухволоконный кабель и три делителя: два 1х32 и один 1х2. Делитель 1х2 устанавливается сразу после модуля SFP OLT (можно его прямо туда и «воткнуть»). Выходы делителя 1х2 соединяются с двухволоконным кабелем, который пролегает (или провисает) в сторону абонентов. Дальше – по вкусу: или разрезать кабель и вывести из него оба волокна на два делителя в одной и той же коробке, или в одной коробке оставить один делитель, а кабель с оставшимся волокном пустить транзитом дальше – до следующей коробки. Таким образом можно покрыть территорию, имеющую площадь типа «овал».
Рисунок 6 – 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 оптического кабеля.
Топология «Дерево».
Поскольку GEPON в классическом виде имеет древовидную структуру, не обратить внимание на эту топологию было бы преступлением.
Топология типа «дерево» подразумевает, что сеть имеет «корень», «ветви» и «листья». «Корнем» в GEPON является PON порт OLT, в роли «листьев» выступают ONU, в качестве «ветвей» можно рассматривать оптические кабели, проложенные на всём пути от OLT к ONU. Таким образом, на базе одного BDCOM OLT возможно построить 4 дерева ёмкостью 64 абонента каждое.
Деревья бывают разными, но все их можно условно разделить на 2 типа: «одиноко растущее дерево» и «лесопосадка». Первый тип деревьев использует географически независимые друг от друга узлы деления, то есть дерево «произрастает» как-бы отдельно от остальных своих собратьев. Второй, по сути, представляет собой дерево 4-в-одном, корень, ветви и узлы деления которого «наложены» друг на друга и географически представляют собой одну и ту же точку или линию.
Другими словами, разница в том, что первый тип дерева («одиноко-растущее дерево») обслуживает до 64-х абонентов, используя отдельный кабель на каждое направление, в то время, как второй тип дерева («лесопосадка», или «мультидерево») имеет большую ёмкость абонентов (256 и более) и использует общий магистральный кабель (4, 8, редко – больше волокон) для обслуживания абонентов.
Кроме того, используя первый тип дерева, можно обеспечивать связью небольшие локальные районы (до 4-х независимых районов на один OLT), а используя второй тип дерева можно построить мощную и очень ёмкую инфраструктуру в целом населённом пункте, используя группу OLT’ов на стороне провайдера и одно магистральное дерево.
На рисунке 7 изображен первый тип дерева (то, которое «одиноко-растущее»). Вариаций построения топологии такого типа много, но для простоты восприятия показан самый простой случай, отдалённо напоминающий FTTX. 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 дерева. 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 представляет собой «поддерево» и может быть выполнено с использованием делителя 1х8 или комбинации делителей 1х2 и 1х4.
Рисунок 7 – топология PON типа «дерево»
Основным достоинством первого типа дерева является простота понимания процесса построения сети. Кроме того, первый 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 4 независимых многоволоконных магистральных кабеля для построения сети на 256 абонентов под управлением одного OLT.
Второй тип дерева («лесопосадка», или «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.
Основной задачей инженера-проектировщика при построении топологии будущей сети типа «классическое дерево» является грамотный выбор местоположения узлов деления. Это связано с тем, что до последнего (абонентского) узла деления пассивное дерево будет представлять собой «мультидерево», ствол и ветви которого состоят из оптического кабеля с числом волокон, кратным четырём. 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 8).
Рисунок 8 – квадратно-гнездовой способ проектирования топологии PON типа «мультидерево» с использованием планарных делителей 1х4
Фактически, сеть будет представлять собой N независимых деревьев (где N кратно четырём) в одном кабеле. Кратность четырём обуславливается тем, что OLT имеет 4 PON-порта, каждый из которых способен управлять деревом, состоящим из 64-х абонентов. Если планируемых подключений 256 или меньше, то устанавливается один OLT и «мультидерево» строится на 4-хволоконном кабеле, если же планируемых подключений больше – используется больше линейных терминалов для управления сетью и более ёмкий кабель.
Проще говоря, все PON-порты OLT (которые являются корнями независимых деревьев) «упаковываются» в один общий ствол, который делится на ветви. Ветви так же являются общими, и, по сути, «мультидерево» представляет собой группу «одиноко-растущих» деревьев, расположенных в одном магистральном кабеле, который начинается и заканчивается в одних и тех же точках.
После того, как обозначены основные узлы деления и проложен кабель, начинается пошаговое развитие «мультидерева». В корневом N-волоконном кабеле, идущем от станции провайдера до абонентских узлов деления, задействуется первое волокно (начинает расти ствол первого «одиноко-растущего» дерева). Во всех узлах деления это волокно соединяется необходимыми делителями (первое «одиноко-растущее» дерево начинает ветвиться), а остальные волокна остаются «разорванными» (рисунок 9). Таким образом, становится активным первое из N деревьев в «мультидереве».
Рисунок 9 – 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: 1х2 сварные с процентным соотношением мощности выходных сигналов, планарные 1х2, 1х4, 1х8, 1х16 с одинаковыми показателями затуханий на каждом выходе. Концепция PON-дерева предполагает, что пассивная сеть может быть построена на базе комбинации любых делителей с учётом соблюдения основного правила: каждое дерево нельзя делить больше, чем на 64 абонента с соблюдением оптического бюджета 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.
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 тридцати децибел»: оптический бюджет потерь необходимо «уложить» максимум в 30дБ;
Б) «Правило деления на 64»: ни одно волокно, выходящее из PON-порта OLT, не должно быть поделено больше 64-х раз, и к нему не должно быть подключено более 64-х ONU.
Однако, как показывает практика, не все комбинации делителей одинаково полезны хороши. Рассмотрим самые «ходовые» комбинации в цифрах (Рисунок 10). При расчётах каждой комбинации используется комбинированная «механико-сварная» методика включения делителей: вход делителя сварен с UpLink волокном, выходы соединяются с DownLink волокнами посредством механического соединения типа SC/UPC-SC/UPC. Каждая таблица с расчётами включает в себя потери на соединении SFPOLT с волокном, а также потери на соединении «абонентское волокно – ONU».
Рисунок 10 – Основные способы ветвления пассивного дерева.
PLC 1x8 + PLC 1x8.
Распространённый набор делителей для «одиноко растущего» дерева, может быть успешно использован и в «мультидереве». Для полной загрузки одиноко растущего дерева (64 абонента) таких делителей нужно 9: один корневой + восемь абонентских (см. Рисунок 7 и Рисунок 10). Для полной загрузки «мультидерева» на 256 абонентов, построенного по принципу «1х8 + 1х8», необходимо 36 этих самых «1х8» (см. Рисунок 9, Рисунок 10 и немножко думай).
Что касательно бюджета потерь и остаточного оптического бюджета – его проиллюстрирует Таблица 3, в которой показаны значения уровня сигнала после каждого элемента дерева (SC/UPC-SC/UPC механические соединения и делители 1х8). Напомним, что за исходное значение мощности принята мощность 4dBm, а минимальная чувствительность ONU по паспорту равна -26dBm.
Таблица 3.
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 1x4 + PLC 1x4 + PLC 1x4.
Данная топология очень распространена за счёт своей относительной простоты и удобства построения (см. Рисунок 10). На базе этого набора делителей удобно строить как «мультидерево», так и «одиноко растущее» дерево. Для полной загрузки «мультидерева» (далее будем говорить только про него) необходимо 84 планарных делителя 1х4, при этом само дерево крайне удобно как строить, так и постепенно наращивать. Расчёты представлены в Таблице 4.
Таблица 4.
Расчётная мощность сигнала на каждой ONU находится в пределах нормы. Остаточный оптический бюджет в 5,8дБ позволяет «углублять» дерево максимум на 16км.
PLC 1x4 + PLC 1x16.
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.
Количество делителей для первого случая: 4 штуки 1x4 + 16 штук 1х16. Для второго случая: 4 штуки 1х16 + 48 штук 1х4 (естественно, для 256 абонентов в дереве). Потери в дереве проиллюстрирует Таблица 5.
Таблица 5.
Видно, что потери такие же, как и при использовании 1х8 + 1х8 (Таблица 3), а мобильность сети возрастает в разы.
PLC 1x2 + 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:
- 1x2 + 1x4 + 1x8;
- 1x2 + 1x8 + 1x4;
- 1x4 + 1x2 + 1x8;
- 1x4 + 1x8 + 1x2’
- 1x8 + 1x2 + 1x4;
- 1x8 + 1x4 + 1x2;
Как и в предыдущем случае, бюджет потерь для всех вариаций одинаков (см. Таблица 6).
Таблица 6.
Как видно, мощность на приёмнике ONU схожая с вариантом 1х4 + 1х4 + 1х4 (Таблица 4), мобильность выше. Одна из самых «ветвистых» топологий из наиболее распространенных.
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!
Топология «Шина».
Очень часто на территории Украины 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 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 11 – 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 12). Вторая таблица предполагает механическое соединение абонентского «хвоста» сварного делителя и UpLink планарного, в то время, как второй выходной «хвост» сварен с магистральной линией (Рисунок 13).
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 1x2 Out1 и FBT 1x2 Out2). FBT 1x2 Out2 ВСЕГДА имеет большую выходную мощность (меньшее затухание) и сваривается с магистральным волокном. FBT 1x2 Out1 соединяется или напрямую с ONU, или со входом PLC делителя (PLC 1xNIn).
Рисунок 12 – Включение сварного делителя в магистральную линию с использованием механических соединителей
Рисунок 13 – Включение сварного делителя в магистральную линию без использования механических соединителей
Механические соединения на связке «выход FBT->вход PLC» необходимы в любом случае для локализации вредоносного излучения, которое может привести к выходу из строя всей пассивной сети (ONU «подвисла», конкуренты «воткнули» медиаконвертер в один из выходов планарного делителя и проч.).
Классическая «шина».
Как уже было сказано выше, классическую «шину» (Рисунок 14) в PON строить практически не имеет смысла, так как один SFPOLT будет обслуживать менее 64-х абонентов по причине больших потерь, которые вносит в магистральную линию каскад сварных делителей 1х2 (Таблица 7, Таблица 8).
Таблица 7.
Таблица 8.
Рисунок 14 – 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.
«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
Расчёты иллюстрируют таблицы 9 и 10.
Таблица 9.
Таблица 10.
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 1x4 (Рисунок 16).
Рисунок 16 – PON-«Шина» с делением на четыре
Как и в предыдущих случаях, расчеты – в таблицах (Таблица 11 и Таблица 12).
Таблица 11.
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 1x2 + PLC 1x8 (Рисунок 17, таблица 13 и таблица 14).
Таблица 13.
Таблица 14.
Рисунок 17 – 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 эталонным – 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.
Использование разъёмов в PON.
Существует два метода физического построения дерева: использование соединительных разъёмов (типа SC/APC или SC/UPC) между волокном и делителями и использование сварки двух волокон (транспортное волокно и волокно делителя свариваются непосредственно). Естественно, всё волокно, проложенное между OLT и делителем, двумя соседними делителями, делителем и ONU, сваривается стандартным образом.
Для сварки волокна и делителя используются либо неоконцованные делители, либо у стандартных делителей отрезаются «хвосты» с коннекторами – получается тот же неоконцованный делитель.
При использовании разъёмов у проектировщика часто возникает вопрос (он обязательно должен возникнуть, без него никак!): «Какой разъём лучше, SC/UPCили SC/APC, и в чём их разница?». Для начала следует разобраться в различиях.
SC/UPC (англ. Subscriber (Square / Standard) Connector/UltraPolishedConnector) – стандартный квадратный коннектор синего цвета для одномодового волокна (или серого – для многомодового).
SC/APC (англ. Subscriber (Square / Standard) Connector/AnglePolishedConnector) – стандартный квадратный коннектор зелёного цвета для одномодового волокна.
Кроме цвета, различаются они ферулой – керамическим (реже пластиковым) сердечником, который у UPC отполирован под углом 90° к продольной оси ферулы, а у APC – скошен под углом 8° от UPC. APC предназначен для того, чтобы уменьшить влияние отражённого сигнала на сигнал в волокне (Рисунок 18).
Рисунок 18 – Различие SC/UPC и SC/APC коннекторов
Под каждый вид коннекторов есть и свои адаптеры (UPC соответственно APC). Не следует забывать, что UPC и APC коннекторы между собой соединять нельзя! Связано это опять же с теми самыми ферулами, в которых, собственно, и различие. Их можно повредить (Рисунок 19) и/или получить на этом соединении большое затухание (около 6дБм).
Рисунок 19 - 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.
Коннекторы типа APC следует использовать в том случае, если в дереве PON планируется использование CATV, в противном случае можно использовать стандартные UPC коннекторы.
Теперь следует определиться, нужны ли коннекторы. Теоретически – нет, коннекторы вносят дополнительные затухания в местах соединения, могут нечаянно вывалиться из разъёма адаптера или «забыться» туда вставиться. С этой точки зрения, сварка – надёжно! Затуханий меньше, дерево – прочнее. Но с другой стороны, если в дереве «заведётся» недобросовестный пользователь, который включит вместо своей ONU источник постоянного излучения (например, медиаконвертер) с длиной излучаемой волны 1310нм, то данное дерево станет абсолютно неработоспособным, и придётся искать проблему, посегментно отключая ветви дерева на сплиттерах, начиная от корня (OLT). В случае с использованием коннекторов отключение ветвей можно будет сделать быстро, удобно, в кратчайшие сроки, и найти-таки нарушителя (и надавать ему по рукам), а в случае полностью сваренного дерева разобрать его (дерево) не получится, или будет крайне проблематично.
Обустройство узлов деления в PON.
Спроектировали дерево, закупили оборудование, Закопали кабель в землю где-нибудь, где есть крыша, дверь и электропитание для установки OLT, выкопали его где-нибудь в селе (где есть абоненты). Куда его дальше? Правильно, на столбы да на крыши. Узлы деления располагать надо там же. Узел деления представляет собой точку в пространстве, где сходятся вместе (и соединяются при помощи делителя) оптические волноводы от провайдера и от абонентов. Во всём цивилизованном мире место деления принято защищать как от погоды и фауны, так и от посторонних глаз и рук. Есть несколько подходов.
Первый подход – взять стандартный негерметичный короб для активного оборудования (например,BK-520), «насовать» туда патчпанелей (например, 4х16), спрятать его под крышу, завести туда кабель и повесить замок. Достоинством такого подхода является масштабируемость точки деления: завели в точку деления волокно– поставили в патчпанели сплиттер 1х16 – развели всем абонентам. Абонентов стало больше, чем 16 – завели второе волокно и повторили предыдущий пункт. Недостатком является то, что установить короб можно не всегда и не везде (на столбе он будет плохо защищён от внешних факторов, а также будет портить архитектурный ансамбль жилого сектора), а кроме того, покупка сразу всех патчпанелей в сборе и установка их может не оправдать себя (вдруг клиентов будет меньше расчётного).
Второй подход – использование герметичныхколпаковых муфт на два или четыре кабельных ввода. Удобно, герметично, в муфтах есть место под сплайс-кассеты. Неудобство данного решения в том, что колпак муфты надо снимать при технических работах, что не всегда удобно (особенно, вися на столбе со сварочным аппаратом). Кроме того, муфта имеет не так много свободного места под колпаком, а значит могут возникнуть проблемы при размещении под этим самым колпаком делителя высокой ёмкости (например, 1х16).
Третий подход – использование герметичных пластиковых коробов – FTTH/PONBox-12 и FTTH/PONBox-16 на 2 кабельных ввода и 12/16 выводов соответственно. Все достоинства в наличии: герметичный, запираемый, удобно открываемый, маленький, можно прикрепить его куда угодно (с торца короба имеется место для крепления бандажной ленты), внутри – место для установки сплайс-кассет и дополнительные места под гильзы (смотри Рисунок 20). Кроме того, белый пластик (достаточно прочный и лёгкий для своей толщины) нагревается значительно меньше, нежели металл, и достаточно хорошо поглощает УФ-излучение от находящейся поблизости жёлтой звезды.
Рисунок 20 – 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.