Нет никаких сомнений в том, что спрос на более высокую пропускную способность будет расти. Одним только услугам предоставления видео для квартир с двумя-тремя телевизорами вскоре потребуется более высокая пропускная способность, чем сегодня получают большинство конечных пользователей технологий xDSL. Потребности таких приложений, как HDTV, IPTV, видео по требованию, IP-телефония, цифровое радио, электронное обучение, электронное оказание медицинских услуг, мощные игры, скоро превысят 50 Мбит/с на каждое подключение — величину, ныне достижимую только с помощью высокоскоростной технологии VDSL.
Когда емкость медных каналов оказывается исчерпана, остается лишь более активно использовать оптическую среду передачи. С этой проблемой сталкиваются как крупные, так и альтернативные операторы. Совет Европы по вопросам прокладки волоконно-оптических линий передачи к жилым домам считает, что к 2010 г. каждой квартире потребуется симметричный доступ со скоростью 100 Мбит/с в обоих направлениях — вдвое больше, чем максимальная скорость VDSL в нисходящем потоке данных.
С учетом этих процессов сетевые операторы пытаются выяснить, какая технология лучше всего подходит для построения надежной и гибкой инфраструктуры для предоставления новых услуг. Многие видят ответ в сокращении FTTx — оптические линии, заканчивающиеся в непосредственной близости от домовладений или даже проложенные вплоть до конечного клиента, в основу которых положены современные оптические технологии передачи данных. Передача сигнала по оптическим линиям обеспечивает более высокую пропускную способность по сравнению с медными кабелями: скорости от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с на каждого абонента (и даже больше) достигаются без особых проблем.
Таким образом, выгоду смогут получить как операторы, так и клиенты, для которых медные линии DSL были слишком медленными. Технологии xDSL приходится бороться со сложной проблемой уменьшения скорости передачи данных при увеличении протяженности линии. При типичном расстоянии от трех до шести километров между коммутатором и пользователем предоставление доступа с помощью xDSL возможно, но данные будут передаваться со скоростью в несколько мегабит в секунду — капля вместо желаемого мощного потока. Это слишком мало для современных услуг с их многообещающими оборотами. Если посредством VDSL необходимо передавать данные с высокой скоростью — к примеру, 50 Мбит/с, — то медный участок линии передачи не должен быть длиннее 400 м. Иначе говоря, оптическое волокно подбирается все ближе к конечному пользователю.
Почти два миллиона квартир в Европейском Союзе, Швейцарии и Норвегии уже сегодня могут вопользоваться доступом по волоконно-оптическим линиям высокой емкости (Fiber to the Home, FTTH), причем эта тенденция набирает силу. Даже наиболее пессимистично настроенные аналитики полагают, что количество подключений к 2010 г. вырастет до 4,5 млн. В других прогнозах говорится о 10 млн, а в некоторых даже о 19 млн подключений. Очевидно, что в этом сегменте рыночный потенциал огромен — как для операторов, так и для поставщиков компонентов инфраструктуры.
FTTN И FTTH/P
Подключение по волоконно-оптической линии к узлу (Fiber to the Node, FTTN) является следующей ступенью на пути к полностью оптическому подключению с прокладкой оптического волокна в квартиру или дом (Fiber to the Home/Fiber to the Premise, FTTH/P) (см. Рисунок 1). В случае FTTN оптическое волокно дотягивается только до кабельного разветвителя, а собственно обслуживание клиентов осуществляется по имеющейся сети абонентского доступа с медной кабельной средой передачи. Причем почти всегда применяются различные варианты технологии xDSL, для которых используется медная проводка, доведенная до квартир. В таком случае не нужно проводить никаких земляных работ, так как медные кабели внешней сети уже проложены. И поскольку кабельные разветвители располагаются поблизости от абонентов, можно реализовывать довольно быстрые соединения.
Установленные ранее на коммутационных узлах активные сетевые компоненты, к примеру мультиплексоры доступа по DSL (DSL Access Multiplexer, DSLAM), перемещаются вперед во внешние сети. К ним требуется подвести питание и обеспечить охлаждение. Но старые, полностью пассивные кабельные разветвители приходится заменять на более крупные распределительные шкафы, где было бы достаточно места для новых компонентов. Современные шкафы упрощают данный процесс. Благодаря технологи FTTN многим заказчикам можно предоставить максимальную скорость передачи VDSL.
Если потребность в пропускной способности продолжает расти, то вполне вероятно, что на более позднем этапе медный кабель в сети доступа уступит место оптическому волокну. При этом оператор будет прокладывать оптическое волокно непосредственно к месту нахождения конечного пользователя, к примеру, в подвал жилого дома или офисного комплекса. Особенно выгодна реализация топологии FTTH в виде пассивной оптической сети, поскольку в этом случае оператор получает максимальную гибкость и защиту инвестиций при сравнительно невысоких затратах. Пассивная оптическая сеть обходится без электронных или оптических активных компонентов и передает полученные коммутационной станцией сигналы исключительно пассивным образом. В то время как срок использования электронных компонентов передачи данных равен приблизительно семи годам, структуры и компоненты пассивной оптической сети могут использоваться до 30 лет.
ЛИНЕЙНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
При построении инфраструктуры FTTH топологию сети следует проектировать таким образом, чтобы она обеспечивала максимальную гибкость (см. Рисунок 2). По возможности низкими должны быть капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Те решения, которые принимаются сегодня, имеют далеко идущие последствия: от них зависит, насколько хорошо сетевая структура FTTH будет справляться со своими задачами. Кроме того, сетевые структуры FTTH необходимо делать столь же надежными и гибкими, как и глобальные волоконно-оптические транспортные сети. Это подразумевает прокладку избыточных, т. е. проложенных в двойном количестве, линий, что, впрочем, не так просто и не всегда экономически оправдано.
Преобладающие в Европе медные линейные сооружения (Outside Plants, OSP) обладают древовидной структурой, которая постепенно утончается по мере удаления от коммутационной станции и приближения к конечным клиентам, при этом она содержит несколько разветвлений. К сожалению, эта архитектура не подходит для построения избыточных волоконно-оптических инфраструктур, обычно реализуемых в виде кольцевой топологии. Отказаться от резервирования можно, когда обслуживаются главным образом частные клиенты, но для деловой части города нужны избыточные волоконно-оптические решения. По возможности они должны использовать имеющиеся кабельные каналы старой древовидной структуры, чтобы те же самые области можно было подключить без лишних затрат.
При планировании сети надо рассчитать, сколько световодов необходимо подвести к каждому кабельному разветвителю, чтобы новая пассивная оптическая сеть могла отвечать растущим требованиям к пропускной способности. При расширении более тонкие волоконно-оптические кабели обладают определенными преимуществами: их легче протягивать через пустотелые трубки, а также они упрощают построение избыточных структур с параллельными линиями.
Особое значение имеют технологии соединения оптических волокон: в Европе большинство операторов просто сращивают волокна в так называемых «кожухах» — последние представляют собой герметично закрытые корпуса, прокладываемые прямо в грунте. Эта технология используется в первую очередь там, где каналы соединяют, к примеру, непосредственно коммутационные узлы.
Увеличение гибкости и простое устранение ошибок — именно в средах с большим количеством подключений конечных заказчиков — достигается благодаря коммутации. Волоконно-оптические кабели подводятся к кабельному разветвителю и подаются на кроссы. Здесь техники соединяют линии при помощи разъемных соединителей. Главный волоконный кросс (Main Fiber Cross'Connect, MFCC) обеспечивает коммутируемый доступ к главной линии и повышает гибкость инфраструктуры.
ЦЕНТРАЛЬНАЯ КОММУТАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ
Особые требования FTTH/P предъявляет к центральной телефонной станции (Central Office, CO): предприятию придется выбрать способ соединения оптического оборудования (Optical Line Terminal, OLT) с волоконно-оптическими кабелями линейных сооружений. Следует учитывать, что операторы стремятся использовать интерфейсы OLT (линейные карты) максимально эффективно. Наибольшая гибкость достигается при вводе в волоконно-оптический распределитель (Optical Distribution Frame, ODF) сразу всех линейных карт и входящих из внешней сети световодов. К примеру, волоконно-оптический распределитель OMX600 компании ADC Krone обладает высокой плотностью подключения при компактных размерах и позволяет обеспечить как простой доступ, так и кроссовые соединения.
Мультиплексор со спектральным уплотнением (Wavelength Division Multiplexer, WDM) направляет в волокно данные, голосовые и видеосигналы, являясь, таким образом, ключевым элементом инфраструктуры FTTH. Кроме того, для распределения сигналов между конечными клиентами используются оптические разветвители (сплиттеры). Размещение этих компонентов на коммутационном узле или линейных сооружениях — централизованно или каскадно — имеет важное стратегическое значение и во многом определяет не только гибкость сети, но и затраты на нее.
Еще одно требование состоит в том, что при тестировании сети FTTH предоставление имеющихся услуг не должно прерываться. Это условие предполагает применение модулей мониторинга или оптических решений коммутации, которые позволяют выполнять проверки без прерывания работы и обладают функциями мониторинга.
Распределение сигналов, передаваемых с коммутационного узла на кабельный разветвитель, осуществляется посредством пассивных сплиттеров в волоконно-оптических распределительных концентраторах (Fibre Distribution Hub, FDH). В основном здесь применяются две конфигурации: каскадируемые или централизованно используемые разветвители. В первом случае разветвитель 1х4 в распределительном концентраторе со стороны входа подсоединяется к порту оптического оборудования при помощи распределителя на коммутационном узле. Со стороны выхода подключаются входы разветвителей 1х4 или 1х8, которые установлены на втором распределительном узле. Их выходы ведут к оборудованию, размещенному в жилых домах или квартирах. В случае централизованного подхода, напротив, используется один разветвитель (1x16, 1x32, 1x64 — в зависимости от необходимой пропускной способности на каждого абонента) в центре структуры (FDH).
Этот подход довольно гибок, поскольку позволяет оптимально использовать линейные карты OLT на коммутационном узле и предлагает упрощенный доступ к тестовым устройствам. Каскадируемая архитектура ведет к появлению невостребованных портов на линейных картах, когда не все подключенные квартиры пользуются предоставленным доступом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Применение FTTH обусловлено ростом требований к пропускной способности и исчерпанием возможностей технологий передачи данных по медным кабелям в сетях абонентского доступа. Однако построение инфраструктур FTTH ставит новые проблемы как в области линейных сооружений, так и на коммутационных узлах. Пассивная внешняя сеть с распределительным доступом и центральными разветвителями, а также оснащение коммутационных узлов высокоплотными волоконно-оптическими распределителями представляют собой наиболее оптимальное решение. Кроме того, оно предлагает недорогой способ миграции к будущим технологиям пассивных оптических сетей с гигабитной пропускной способностью.
Йоахим Брунцель — менеджер по продукции операторского класса в компании ADC Krone.
© AWi Verlag
Рисунок 1. Схема миграции от FTTN на FTTP с оценкой расстояний.