Со скоростью света

Волоконная оптика на магистрали.

Однако в том, что касается наружных коммуникаций, ее необходимость не подвергается ни малейшему сомнению. Способность без проблем обеспечивать связь на больших расстояниях и относительно небольшая стоимость портов немногочисленного активного оборудования на фоне всего решения делают применение волоконной оптики весьма привлекательным подходом (именно эта «наценка» на порт — основной сдерживающий фактор распространения оптики в локальных сетях).

Особенность же нашей страны такова, что в силу больших расстояний, определенных особенностей менталитета, а также ряда экономических соображений любая крупная (и к тому же территориально распределенная) структура стремится построить свою собственную волоконно-оптическую сеть. Соответственно для корпоративного рынка интерес представляет практически весь спектр решений — от позволяющих связать два стоящих друг напротив друга здания до обеспечивающих взаимодействие находящихся «далеко за горизонтом» объектов.

ИЗ ПУНКТА А В ПУНКТ Б

Поскольку кабель прокладывается снаружи (а климатические условия от местности к местности весьма изменчивы, да к тому же кабель часто оставляется без присмотра), к его способности противостоять неблагоприятным внешним условиям и воздействиям предъявляются серьезные требования. Поскольку кабель для внешней прокладки содержит различного рода силовые элементы — от центра (прутки и тросы) до периферии (армированная и/или бронированная оболочка и кевларовая оплетка под оболочкой). Кроме того, он предусматривает защиту от влаги — либо с помощью геля, либо в виде слоя гидрофобного материала (последний подход становится все более популярным). Однако все эти безусловно необходимые меры защиты кабеля от повреждения затрудняют его последующую разделку при оконцевании волокон, а гель к тому же пачкает волокна и руки.

Основными способами наружной прокладки кабеля являются траншейный, воздушный и прокладка вдоль стен или ограждений. При этом если речь идет о многокилометровых трассах, то кабель приходится класть частями, так как катушку на несколько десятков километров приобрести вряд ли удастся. Отрезки кабеля скрепляются с помощью специальных соединительных муфт — т. е. прокладка кабеля требует привлечения высококвалифицированных специалистов.

Прокладка кабеля по воздуху накладывает дополнительные условия. Для этого необходимо либо сначала протянуть несущий трос, либо использовать самонесущий кабель. Последний имеет две основные разновидности — когда трос идет параллельно поверхности кабеля (как бы приварен к нему) или является его центральным силовым элементом. При прокладке обычного кабеля на несущем тросе должны соблюдаться два требования — к надежности крепления к тросу и к давлению, оказываемому на кабель стяжками. Последнее оказывается особенно актуальным в связи с тем, что, как правило, для воздушной протяжки используется кабель полегче (менее защищенный). Протяженность же одного «воздушного» отрезка кабеля может достигать полутора километров. При этом монтажники должны помнить об ограничениях на радиус изгиба волоконно-оптических кабелей, а также об увеличении веса кабеля и, соответственно, его прогиба вследствие образования инея, наледи и т. п. (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Чем больше расстояние между точками подвеса, тем сильнее прогиб.

Подвешенный кабель также требуется защитить от вибраций, возникающих под воздействием ветра. С этой целью применяются специальные подвесы — виброгасители. К сожалению, содержащиеся в кабеле силовые элементы не защищают его от растягивающих и прочих неблагоприятных усилий на концах (основных точках приложения сил), в связи с чем приходится применять специальные конструкции подвеса. Наиболее оптимальными являются такие, когда кабель крепится к несущей на определенном протяжении (около метра). Если подвес с конца крепится при помощи навитой на кабель стальной ленты, то все возникающие в точке подвеса усилия равномерно распределяются по всей длине крепления, плюс к тому их поперечная составляющая частично переводится в менее опасную продольную. Вообще, особенность наружных магистралей заключается в том, что они находятся не только в неблагоприятных условиях, но и «без присмотра», так что лучше от всех случайностей подстраховаться заранее.

Другие достаточно популярные на Западе технологии наружной прокладки кабеля у нас пока что не прижились, поскольку они требуют применения специального оборудования. Все эти способы можно назвать прогрессивными или даже альтернативными.

Brand-Rex, например, продвигает свою систему пневматической прокладки волокон BloLite для внешних магистралей так же активно, как и на рынке локальных сетей. Принцип работы системы, напомним, заключается в том, что в заранее уложенную герметичную трубку при помощи специального компрессора в буквальном смысле слова вдуваются волокна в требуемом количестве. Оболочка волокон имеет некоторую парусность и при этом низкий коэффициент трения о сделанную из соответствующего материала трубку. Помимо того, что он движет волокна, воздух еще и удаляет влагу из трубки. В здание волокна вводятся через специальную коробку, заполняемую герметизирующим гелем. Преимущества такой технологии заключаются в том, что прокладка собственно трубки требует меньших предосторожностей и сопряжена с меньшими трудозатратами, чем прокладка кабеля, плюс ко всему такое решение позволяет при необходимости точно таким же способом вдувать дополнительные волокна в будущем. Очевидно, что решение BloLite рассчитано на укладку в траншеи.

В распоряжении Siemens (а с учетом последних событий уже, или еще, и у Corning) в свою очередь имеется технология прокладки кабеля через асфальтированные пространства. Упрощенно говоря, установка для прокладки включает в себя фрезу для резки асфальта (подобную тем, что используют дорожные рабочие) и собственно катушку с кабелем. Фреза прорезает в асфальте канавку, куда затем укладывается кабель. Кабель имеет прочную металлическую оболочку, чтобы он мог выдержать давление стенок канавки, так как со временем (вследствие движения почвы, нагрузки от транспорта и т. п.) они могут сомкнуться. После укладки кабеля канавку остается только залить сверху гудроном, и все. Для работы с такой установкой достаточно одного человека, максимум двух, причем от них требуется даже не столько квалификация, сколько добросовестность. Кроме того, данное решение устраняет необходимость вскрытия асфальта и перекрытия движения на длительное время, т. е. причиняет минимум неудобства окружающим.

В Европе, где плотность населения и телекоммуникаций достаточно высока (к проблеме городов мы чуть позже вернемся), весьма актуальным подходом является использование в качестве трасс для прокладки кабеля различных трубопроводов. Разумеется, речь идет не о трубах диаметром один-два дюйма, а о магистральных трубопроводах — водных, отопительных или канализационных. Поскольку прокладку предполагается осуществлять в уже работающих системах, она выполняется опять-таки при помощи специального оборудования (например, с использованием средств временного удаления воды и мини-робота, тянущего за собой кабель). Как правило, оборудование берется во временную аренду (вместе со специалистом) у производителя или профильной компании. При этом к кабелю предъявляются дополнительные требования — используемые материалы и, в частности, гель, если таковой применяется, должны быть абсолютно нетоксичны, если прокладка проводится в питьевой воде.

Все вышеперечисленные прогрессивные способы весьма перспективны, но если в Европе с ее небольшими расстояниями от центра технической поддержки (который, как правило, расположен в центре континента — в Германии или Австрии) до любого населенного пункта можно добраться за несколько часов, то при наших просторах это не получится. Для того чтобы эти методы действительно прижились у нас в стране, соответствующая техника должна иметь «прописку» в России, но пока что ни производители, ни их партнеры не готовы к соответствующим инвестициям. Хотя, по крайней мере, теоретически возможность применения этих технологий имеется, правда, она сопряжена с дополнительными накладными расходами.

Помимо чисто технических аспектов наружная прокладка кабеля ставит и другие, организационные проблемы. Если кабель прокладывать, как говорится, в чистом поле или на своей территории, то никаких других трудностей, помимо чисто технических, обычно не возникает. Однако в условиях большого города «ничейных территорий» почти не бывает. Улицы, дворы и т. п. становятся труднопреодолимыми препятствиями. Получить разрешение на прокладку кабеля траншейным методом (для связи двух относительно недалеко отстоящих зданий) в принципе возможно, но количество требуемых согласований при этом будет просто немыслимым.

Свои действия придется согласовывать с коммунальными службами, чьи трассы будет пересекать кабель, с ГИБДД, если здания находятся по разные стороны проезжей части, а также со всеми организациями, через чью подведомственную территорию должна будет пройти трасса. И это не считая того, что вначале необходимо получить принципиальное разрешение на проведение работ. Очевидно, что на окраине или в каком-нибудь закоулке такое разрешение еще можно получить, но в центре города — почти невозможно. Поэтому в городе при небольших расстояниях применяется преимущественно надземная прокладка.

В случае же значительных расстояний или невозможности воздушной прокладки (например, через большую площадь кабель пробросить не удастся) придется использовать систему коллекторов городского кабельного хозяйства, т. е. взаимодействовать с местной телефонной сетью. В этой ситуации надо быть готовым к тому, что, во-первых, маршрут будет далек от прямой линии, а во-вторых, он будет пересекать зоны, принадлежащие различным телефонным узлам. Последнее означает, что договор на прокладку кабеля (а телефонные сети в своем подземном хозяйстве работы проводят только своими силами) придется заключать отдельно с каждым узлом. Расценки при этом будут фиксированными и весьма высокими. Известны случаи, когда организации (нам приходилось с этим сталкиваться в работе над рубрикой «Поучительный пример») предпочитали искать обходной путь. В итоге добраться от точки А до точки Б по крышам «попутных» жилых домов может оказаться проще и экономичнее, чем прокладывать кабель по телефонным трассам.

В результате в условиях мегаполиса наиболее эффективным решением оказывается либо аренда свободных волокон в уже проложенной кабельной сети (правда, в крупном городе найти незадействованное волокно непросто), либо обращение к услугам операторов. Прокладка кабеля в городе собственными силами имеет смысл, когда требование нахождения сети в полной собственности организации является принципиальным или же когда два объекта должны иметь непосредственное физическое соединение.

Хорошим примером может служить организация, у которой головной офис находится на некотором удалении (возможно, существенном) от резервного вычислительного центра, чья работа синхронизируется с основным. В случае территориально распределенного (разнесенного) кластера и с технической, и с организационной точки зрения, очевидно, необходим собственный волоконно-оптический канал. В остальных же случаях проще (и не исключено, что дешевле) отказаться от собственнических амбиций. За пределами же мегаполисов, и в особенности в удаленных регионах, прокладка собственных волоконно-оптических магистралей вполне реальна. При этом многие организации стремятся обойтись своими силами, без привлечения сторонних исполнителей.

С ДОСТАВКОЙ НА ДОМ

В принципе, прокладка (для простоты под этим словом мы будем понимать ее подземные, наземные и воздушные варианты) волоконно-оптического кабеля «снаружи» — задача не очень сложная в том смысле, что она не требует от исполнителей каких-либо специальных навыков. Усвоив основные правила работы с волоконной оптикой — по большей части, это навыки осторожного обращения с волокном во избежание его повреждения — персонал, знакомый с прокладкой кабеля вообще, может приступать к работе, используя при этом традиционную для таких задач технику. Но собственно прокладка — это только часть работы, можно сказать, работа «начерно». Кабель должен к чему-то подсоединяться; соответственно, в местах его ввода на объект (т. е. на обоих концах) все волокна должны заканчиваться соединителями и подключаться к кроссу. С этой работой без соответствующей подготовки и инструмента справиться уже нельзя.

Выполнение этого этапа работ требует привлечения квалифицированного специалиста, чьи услуги стоят достаточно дорого. Причем чем дальше от соответствующих ресурсов находится объект, тем больше накладные расходы, да и общие организационные проблемы становятся ощутимее.

Достаточно популярным решением этой проблемы, весьма актуальной для нашей страны с ее территорией и экономикой, является использование готовых сборок. Такие сборки изготавливаются на заводе компании-производителя или, что характерно для российского рынка, усилиями специалистов профильных компаний. (Разумеется, сборки рассчитаны на расстояния не более пары-тройки километров.) Все, что требуется от заказчика, — это сообщить требуемую длину. Очевидно, что такой подход имеет свои подводные камни. Во-первых, в отличие от простой катушки сборку нельзя получить непосредственно со склада — на обработку такого заказа требуется время, плюс еще какое-то время будет потрачено на транспортировку в Россию (если сборка приходит с завода зарубежного производителя). В принципе, это не очень существенная проблема, так как тем временем заказчик может провести подготовительные работы, выкопать траншеи и т. д.

Гораздо большее неудобство представляет риск ошибиться в длине кабеля. Здесь уже действительно надо семь раз отмерить и точно рассчитать полную длину кабеля от места, где он должен войти в кросс на одном объекте, до такого же места на другом конце. При этом в расчетах следует учесть все возможные погрешности (вследствие неровностей рельефа, например, или неточности измерений). Самое досадное, когда не хватит каких-то полметра-метр (большая ошибка, естественно, имеет такие же фатальные последствия, но она не так обидна), поскольку если длины кабеля не хватает, то это, как говорится, «не лечится».

Впрочем, ошибаться в большую сторону тоже не стоит (это легко может произойти из-за перестраховки в стремлении не допустить нехватки длины). Вообще говоря, длина отрезка вводимого в здание кабеля ограничивается правилами и стандартами. Ограничения эти связаны с тем, что используемые в кабелях для наружной прокладки материалы не удовлетворяют правилам пожарной безопасности. Конечно, это вовсе не обязательно, но при производстве «наружного» кабеля материалы подбирают исключительно исходя из того, что кабелю предстоит выдерживать неблагоприятное воздействие окружающей среды, а такие требования, как негорючесть или отсутствие в дыме ядовитых веществ, могут просто не рассматриваться.

В принципе, данные ограничения имеют чисто формальный характер (в отечественной практике нередки случаи, когда кабель доводят до второго-третьего этажа), но остается проблема размещения избытка кабеля. Выбрать излишек можно, несколько «искривив» линию прокладки, если условия позволяют. Если же, например, прокладка осуществляется по трубам, то придется как-то исхитряться.

Самым надежным способом решения проблемы длины, повторимся, является, естественно, точный промер расстояния. Сделать это не так уж сложно, хотя может быть и затруднительно, особенно если прокладку планируется вести по воздуху (надо учесть прогибы, например). Так или иначе, эта проблема решаема, в противном случае, готовые сборки не пользовались бы таким спросом, о чем свидетельствует разнообразие представленных на рынке решений.

Самым массовым (и самым очевидным) вариантом сборки является кабель, в котором каждое волокно оканчивается соединителем. Такой кабель заводится в оптический кросс, каждый разъем устанавливается в оптическую розетку, а затем тем или иным образом волокна коммутируются с магистралью здания. Однако при достаточно большом количестве волокон конец кабеля превращается в некоторое подобие осьминога (хотя при использовании дуплексных мини-разъемов этот «хвост» можно сделать компактнее). Поскольку при протяжке концы кабеля приходится защищать (обычно это делается посредством колпака с рым-болтом, за который, собственно говоря, кабель и тянется), защита эта выглядит довольно внушительно.

При традиционной оконцовке у кабеля (сборки) оказывается внушительная «голова», со всеми вытекающими последствиями, но в некоторых вариантах сборок неизбежную громоздкость стараются обратить во благо. В этих сборках кабель сразу заканчивается оптическим мини-кроссом. Правда, геометрия кросса (точнее, его корпуса) несколько отличается от традиционной, поскольку условия прокладки требуют максимальной компактности такого кросса и обусловливают его несколько вытянутую форму.

Ряд производителей (Molex Premise Networks, ITT NS&S) идет по пути применения многожильных (многоволоконных) разъемов типа МТ. Все волокна кабеля терминируются в одном-единственном разъеме, таким образом кабель на концах не утолщается и достаточно удобен в обращении. Но естественно, что кросс, к которому подводится кабель, также должен быть оснащен многожильным разъемом. Поскольку в полевых условиях установка многожильных (под «много» следует понимать «больше двух», с дуплексными разъемами проблем не возникает) разъемов невозможна, то этот кросс также собирается на заводе. Разумеется, при использовании такого варианта заказчику следует заранее разобраться в том, как волокна расположены в «мультиразъеме», и уделить необходимое внимание их идентификации и проверке правильности подключения, поскольку в этой ситуации несложно ошибиться.

Список решений для кабельной сборки этим не ограничивается. Свой подход для относительно небольшого количества волокон (своего рода промежуточный вариант) есть у Ortronics. (Что характерно, компания применяет его и в медных решениях.) В этом варианте кабель заканчивается компактным пластиковым оголовком, где находится несколько оптических розеток. Как легко можно догадаться, волокна в кабеле оконцовываются, после чего упаковываются в этот розеточный модуль. Такое решение, очевидно, предполагает, что кабель подводится непосредственно к оптическому кроссу или активному оборудованию (что вероятнее всего), т. е., по крайней мере, в одно с ними помещение. Заметим также, что такой подход не вполне вписывается в стандарты построения СКС, требующие, чтобы кабель извне обязательно заводился на кросс по всем правилам. Но иногда для получения нужного результата приходится отступать от буквы правил.

В завершение раздела еще раз стоит отметить, что сборки становятся по-настоящему привлекательны с точки зрения цены на значительном удалении от Центра. Сборка — продукт все-таки не массовый в полном смысле этого слова (делается на заказ), поэтому она не всегда оказывается дешевле традиционного подхода с выездом специалиста на место. Стоит, правда, отметить, что на этот рынок со своими предложениями начинают выходить российские компании, специализирующиеся на решениях в области волоконной оптики, так что конкуренция может привести к соответствующему изменению цен.

Впрочем, перемены к лучшему в плане доступности могут коснуться не только собственно кабельных решений, но и ряда технологий, где волоконная оптика используется в качестве среды передачи.

АКТИВНЫЙ ПРОЦЕСС

Высокий в общемировом масштабе спрос на волоконно-оптические решения в сочетании с естественным процессом удешевления оборудования с течением времени привел к тому, что в настоящее время ряд технологий, ранее считавшихся предназначенными исключительно для операторов, начинает проникать на корпоративный рынок. В английском языке есть очень удачное слово «downsize» (в данном контексте его можно перевести как «масштабируемость вниз»), оно очень хорошо характеризует стирание граней между решениями для операторов и корпоративных заказчиков.

В первую очередь это касается такой считавшейся чисто операторской еще года полтора-два назад технологии, как DWDM. Подробнее о технической стороне DWDM можно прочитать в апрельском выпуске рубрики «Первые уроки», а сейчас для тех, кто не знаком с этой технологией, скажем только, что аббревиатура расшифровывается как Dense Wavelength Division Multiplexing. На русский язык ее название переводится как «мультиплексирование с уплотнением по длине волны», или «спектральное мультиплексирование». В соответствии с этой технологией, по одному волокну при помощи специальной приемо-передающей аппаратуры может передаваться одновременно несколько сигналов с разной длиной волны. Таким образом пропускную способность одного волокна кабеля можно увеличить на порядок, а то и два, особенно это актуально в случаях, когда запас волокон в некогда проложенном кабеле исчерпан. Не так давно оборудование DWDM представляло собой весьма сложную дорогостоящую технику и позволяло создавать в одном волокне десятки каналов передачи (явное излишество для корпоративного рынка). В настоящее время на рынке появляется все больше весьма доступных по цене устройств с возможностью организации до четырех каналов по одному волокну. По сути, это уже коробочные устройства, причем установить их можно за 5 минут — настоящий Plug-n-Play. Как правило, производители начинают с выпуска устройств для передачи четырех каналов Gigabit Ethernet, но для DWDM выбор вышележащего протокола передачи не имеет принципиального значения.

Отрасли (или одному-двум производителям, а остальные, наверное, выпускают оборудование по ОЕМ-контрактам) удалось разработать недорогие модули для мультиплексирования/демультиплексирования (четыре лазера и фазовая решетка, собирающая их излучение в одно волокно), и это главное. Оставшаяся часть задачи сводится к приему сигналов с интерфейсных соединений, переводу их в электрическую форму и модулирование этими сигналами излучения лазеров (при передаче, а при приеме все происходит в обратном порядке).

Уже имеющееся оборудование способно поддерживать не только Gigabit Ethernet, но и ATM, ESCON и Fiber Channel, т. е., по сути, все основные оптические технологии (см. Рисунок 2). Например, компания Nbase-Xyplex может даже под заказ предоставить устройства с произвольным набором интерфейсов. Следует также отметить, что помимо повышения емкости волокон оборудование DWDM позволяет увеличить дальность передачи до нескольких десятков и более километров. О том, что DWDM становится массовой технологией, свидетельствует и то, что летом такие устройства должны появиться в каталоге Allied Telesyn, а эта компания ориентируется исключительно на апробированные и реально востребованные решения.

Аппетит, как известно, приходит во время еды, и подешевевшее оборудование DWDM «тянет» за собой в корпоративный сектор и другие решения, ранее применявшиеся исключительно операторами. В первую очередь, это относится к SONET/SDH. Технология SDH привлекательна тем, что она является канальным протоколом и позволяет поддерживать практически любые приложения одновременно и обеспечивает большую пропускную способность. Поэтому неудивительно, что отрасль направила свои усилия на то, чтобы достоинствами SDH могли воспользоваться и корпоративные заказчики. Вторая цель вывода SDH на корпоративный рынок — обеспечение прозрачного подключения корпоративных сетей к операторским.

Ведущие производители в последнее время активно расширяют свои линейки продуктов снизу и выпускают помимо оборудования доступа и устройства для построения собственных сетей. На корпоративный рынок активно продвигаются продукты из серий WaveLine (Siemens), Optinex (Alcatel) и WaveStar (Lucent). Особо стоит отметить решения Lucent, поскольку продукты серии WaveStar 10G, которые компания позиционирует как решение и для корпоративных заказчиков, позволяют передавать по одной паре волокон до 10 Гбит/с в обоих направлениях.

Безусловная популярность IP, ставшего стандартным сетевым протоколом де-факто, натолкнула разработчиков на мысль о передаче IP непосредственно по оптическим сетям. Разумеется, в общедоступных сетях такое решение было бы не очень эффективно, поскольку оно привело бы к проблемам с маршрутизацией и т. п. Но если речь идет о корпоративной среде, где часто топология физических и логических соединений на магистрали совпадает, в таком подходе есть смысл.

В самом деле, зачем пакеты IP помещать в кадры Ethernet, а потом в SDH (часто промежуточная инкапсуляция осуществляется в ATM, если трафик проходит через локальную сеть), иными словами, зачем идти на дополнительные накладные расходы (и ограничивать себя пропускной способностью протокола второго уровня), когда можно передавать сразу IP?

Независимость SDH от вышележащих протоколов здесь только на руку. Разумеется, поскольку в локальных сетях трафик IP передается не сам по себе, а скорее всего по Ethernet или АТМ, его все равно пришлось бы извлекать из кадров или ячеек, но если, например, серверы подключать непосредственно к магистральной сети, то такой подход будет заведомо оправдан. Платы для подключения серверов (для передачи IP) к магистральным сетям есть, в частности, у Lucent — это OptiStar OC48 и OptiStar OC12.

Справедливости ради, стоит отметить, что, хотя оборудование SDH уже довольно активно продвигается отраслью на корпоративный рынок, по сравнению с «коробками» четырехканального DWDM это уже устройства старшего класса (по меркам корпоративного рынка, конечно). Стоит также заметить, что производители пока довольно осторожны с поощрением построения корпоративными заказчиками собственных сетей SDH. Думается, что это объясняется той калейдоскопической быстротой, с которой на рынке появляются технологические новинки. Производителям приходится на ходу корректировать свою стратегию в соответствии со складывающейся ситуацией, а также решать проблемы совместимости и открытости архитектур. Иногда перспективных решений оказывается столько, что их невозможно сразу осмыслить и примерить к своим потребностям. В любом случае в ближайший год можно ожидать, что продуктовые линейки (речь идет об устройствах для волоконно-оптических сетей) ведущих производителей несколько «подровняются». А когда рынок «шагает в ногу», продвижение любых решений активизируется, а их стоимость снижается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главной тенденцией в мире волоконно-оптических технологий (применительно к магистралям) сегодня, несомненно, является стирание четкой грани между решениями для операторов и для корпоративных заказчиков. (В нашей стране эта тенденция, в частности, проявляется в оказании крупными корпоративными пользователями услуг связи на базе своих сетей.)

Известное утверждение о том, что затраты на построение волоконно-оптических магистралей носят стратегический характер, в настоящее время приобретает более глубокий смысл. Речь идет уже не только о кабеле, который, однажды закопанный (протянутый по воздуху и т. п.), служит долгие годы, но и об активной составляющей сетей. Сделанные на начальном этапе инвестиции становятся стратегическими не только с точки зрения сроков эксплуатации, но вследствие их определяющего влияния на дальнейшее направление развития решения. И это не говоря о том, что телекоммуникационная инфраструктура крупного предприятия становится столь же ликвидным активом, как, например, и недвижимость.

Кто последний?