Отчет по практике в АО «Казахтелеком»

Для построения PON используется топология «точка – многоточка»  и сама сеть имеет древовидную  структуру. Каждый волоконно-оптический сегмент подключается к одному приемопередатчику  в центральном узле (в отличие  от топологии “точка-точка”), что  также дает значительную экономию в  стоимости оборудования. Один волоконно-оптический сегмент сети PON может охватывает до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км для технологий EPON / BPON и до 128 абонентских узлов в радиусе до 60 км для технологии GPON. Каждый абонентский узел рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и в свою очередь может охватывать сотни абонентов. Все абонентские узлы являются терминальными, и отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не влияет на работу остальных.

Центральный узел PON может  иметь сетевые интерфейсы ATM, SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным  сетям. Абонентский узел может предоставлять  сервисные интерфейсы 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых ТА), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1c).

Таблица 1

   | APON | BPON | EPON (GEPON) | GPON |

 Стандарт | G.983 | ITU G.983 | IEEE 802.3ah | ITU G.984.6 |

 Полоса пропускания  для нисходящего потока | 155 Мбит/с | 622 Мбит/с | 1,244 Гбит/с | 2,488 Гбит/с |

 Полоса пропускания  для восходящего потока | 155 Мбит/с | 155 Мбит/с | 1,244 Гбит/с | 1,244 Гбит/с |

 Емкость |   | 32 | 32 | 128 |

 Максимальная длина  передачи, км |   | 20 | 20 | 60 |

 Затухание линии PON |   |   | 26 дБ | 22 дБ |

 

Рис.2. Сравнение технологий

 

3.2 Тестирование PON сети

При тестировании сети PON оператора  обычно волнуют два основных вопроса:

   * Реальное затухание  в оптической линии между центральным  узлом и абонентским устройством  (действующим или готовящимся  к подключению).

   * Местоположение  проблемного участка, если реальное  затухание в линии оказалось  выше ожидаемого (расчетного или  опорного).

Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения  с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует  применения оптического рефлектометра (OTDR), а также определенного опыта  расшифровки рефлектограмм.

Как правило, желательно, чтобы  все необходимые измерения могли  проводиться на работающей сети PON без  отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине  волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной  аппаратуры не вносило помех в  полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина  волны 1490 или 1550 нм (для видео), для  обратного канала – 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.

Излучение измерительной  аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT  с  использованием волнового мультиплексора (DWDM). Это излучение способно вызвать  помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы  можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор  и фильтры должны быть стационарно  включены в оптический тракт, рис. 3.

 

Рис. 3. Схема подключения  волнового мультиплексора и фильтров к PON.

Для измерения затухания  в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед  фильтром, рис. 4.

 

Рис. 4. Измерение затухания  с отключением абонентского устройства.

Можно измерять затухание  и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, рис. 5.

 

Рис. 5. Измерение затухания  без отключения абонентского устройства.

Затухание на длине волны 1625 нм несколько выше, чем на 1550 и 1490 нм (в среднем на 10%). Поэтому  тестирование затухания на длине  волны 1625 нм дает оценку сверху для  затухания на рабочих длинах волн. Если эта оценка укладывается в допустимый бюджет (23 дБ), то затухание на рабочих  длинах волн заведомо удовлетворяет  требованиям по бюджету. Если затухание  на длине волны 1625 нм превышает допустимое значение, то для точного определения  затухания на рабочих длинах волн необходимо провести перерасчет на основе паспорта оптического кабеля.

Измерение в PON с помощью  оптического тестера позволяет  получить реальное значение затухания  на участке от OLT до ONT, но не дает ответа на вопрос, где находится проблемный участок, если это затухание оказалось  выше ожидаемого (расчетного или опорного). Для локализации проблемного  участка используется более сложное  устройство – оптический рефлектометр (OTDR).

Рефлектометр с тестовым модулем на 1625 нм подключается к  свободному концу волнового мультиплексора на OLT, рис. 6. Излучение рефлектометра  распространяется по дереву PON и за счет отражения на препятствиях и  обратного рассеивания в оптическом волокне частично поступает обратно  на вход рефлектометра. Таким образом, снимается рефлектограмма дерева PON – график затухания в линии  в зависимости от расстояния. Каждый пик или скачок затухания на этом графике соответствует определенному  элементу сети или событию в волокне.

 

Рис. 6. Снятие рефлектограммы дерева PON.

Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра  заключается в следующем. После  каждого изменения топологии  сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается  опорная (эталонная) рефлектограмма, которая  соответствует нормальному состоянию  сети. При обнаружении проблем  в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного  участка, рис. 7.

 Рис. 7. Анализ новых  событий на рефлектограмме. | Затухание:0.4 дБ/км, 0.5 дБ на коннектор0.03 дБ на точку сварки3.5 дБ на сплиттер 1:27.2 дБ на сплиттер 1:410.7 дБ на сплиттер 1:814.4 дБ на сплиттер 1:16 |

С помощью рефлектометра  можно вести мониторинг сети PON и  обнаруживать деградации волокна еще  до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать  рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При  появлении любых отклонений и  тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать  их возможные причины и при  необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия.

 

3.3 Основные преимущества  технологии PON

   * Экономия волокон.  До 128 абонентов на одно волокно,  протяженность сети до 60 км

   * Эффективное использование  полосы пропускания оптического  волокна

   * Скорость до 2,488 Гбит/с  по нисходящему потоку и 1,244 Гбит/с по восходящему потоку

   * Надежность. В промежуточных  узлах дерева находятся только  пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.

   * Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа  дает возможность подключать  новых абонентов самым экономичным  способом.

   * Возможность резервирования  как всех, так и отдельных абонентов

   * Гибкость. Использование  ATM в качестве транспорта позволяет  предоставлять абонентам именно  тот уровень сервиса, который  им требуется.

   * Данные по сети  передаются в виде ячеек ATM

   * Возможен симметричный  и асимметричный режимы работы

 

3.4 Основные элементы (изделия)  и компоненты оптической сети

К основным  элементам (изделиям) и компонентам оптической сети относятся:

   * Оптические кабели  магистральной, распределительной  сети и абонентской проводки;

   * Оптические соединители;

   * Оптические разветвители (сплиттеры);

   * Оптические муфты  для сети;

   * Оптический кросс  (ODF);

   * Оптические распределительные  шкафы (ОРШ);

   * Оптические распределительные  коробки (ОРК);

   * Оптические абонентские  розетки (ОРА);

 

   * Волоконно-оптический  кабель

Волокна всех кабелей для  сети PON должны быть одномодовыми по Рек. G.652D - с низким водяным пиком (расширенным  диапазоном длин волн). Одномодовое  волокно по Рек. G.652D поддерживает большую  пропускную способность для сети доступа в диапазоне 1270…1610 нм с  интервалом 20 нм и технологию CWDM (грубое спектральное мультиплексирование), используемую в оптической сети.

В настоящее время разработаны  стандарты для волокна с низкими  потерями (добавление примесей фтора) за счет изгибов:

   * Волокно G.657А —  допустимый радиус изгиба 10 мм;

   * Волокно G.657В —  допустимый радиус изгиба 7,5 мм.

Для волокна G.652D допустимый радиус изгиба составляет 30 мм.

 

   * Оптические соединители

Качественный волоконно-оптический разъёмный соединитель должен обеспечивать:

   * Малые вносимые  потери (не более 0,3 дБ);

   * Высокие возвратные  потери (не менее 50 дБ.);

   * Высокую стабильность  параметров соединения (изменение  вносимых потерь  менее 0,2 дБ);

   * Хорошую повторяемость  параметров соединения (порядка  500 раз).

Оптические характеристики соединителя определяются полировкой торцов наконечников: РС, SPC, UPC, APC. Для  достижения возвратных потерь не менее 50 дБ, следует использовать соединители  с полировкой UPC (50 дБ) или APC (60 дБ).

 

Рис 8 Оптические соединители.

 

   * Оптические разветвители

Требования к параметрам оптических разветвителей изложены в Рек. G.671.

Требования к основным характеристикам разветвителей 

Таблица 2

 Параметры | Требования к характеристикам |

 Тип по технологии  изготовления | Планарные (PLC-planar-lightwave-circuit) |

 Тип по рабочей полосе  пропускания | Двухоконные (мультиоконные) |

 Тип по способу монтажа | Оконцованные или неоконцованные |

 Рабочие длины волн, нм | 1260-1650 |

 Коэффициент разветвления   | 1:32 | 1:16 | 1:8 | 1:4 | 1:2 |

 Максимальные вносимые  потери, дБ  | 17,5 | 14,4 | 10,7 | 7,2 | 3,5 |

 Потери на неоднородность, дБ | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 0,8 | 0,5 |

 Поляризационно-зависимые  потери (PLD), дБ | 0,3 |

 Потери в зависимости  от длины волны, дБ | 0,3 |

 Температурная нестабильность (-400С…+850С), дБ | 0,4 |

 Температура эксплуатации, 0С | -40…+85 |

 

   * Оптический кросс 

Оптические кроссы в сети предназначены для установки  на сетевых узлах зданий АТС. Данные кроссы коммутируют линейные направления  волоконно-оптических кабелей, приходящих от абонентов, на станционную сторону  подключения к активному оборудованию.  На АТС оптический кросс размещается  в непосредственно близости от стоек  с активным оборудованием.

 

   * Оптические распределительные  шкафы

Оптические распределительные  шкафы (ОРШ) являются оконечными устройствами магистральной оптической сети, в  которых производиться ввод магистральных  ВОК, разделка в кассетах сварных  соединений на другие кабели, кроссировка  кабелей распределительной сети. При необходимости, в ОРШ устанавливаются  оптические разветвители (сплиттеры).

Конструкция и исполнение ОРШ может быть двух типов:

- настенный ОРШ (внутриподъездный)  

- ОРШ с установкой на  фундаменте (уличный или внутриподъездный).

ОРШ по типам

На основании анализа  возможной загрузки шкафов и в  соответствии с проработкой варианта шкафного построения магистральной  сети и схем распределительной сети PON определена возможная максимальная загрузка ОРШ и, соответственно, наименование по типам:

   * ОРШ малой ёмкости:  ОРШ-М-ВОК32-64SC — входной ВОК –  до 32 ОВ, коммутационная панель на 64-72 разъёма SC;

   * ОРШ средней ёмкости:  ОРШ-С-ВОК48-96SC — входной ВОК –  до 48 ОВ, коммутационная панель на 96 SC;

   * ОРШ большой ёмкости:  ОРШ-Б-ВОК96-292SC — входной ВОК –  до 96 ОВ, коммутационная панель на 292 SC.

С разъёмами типа LC плотность  ОРШ увеличивается или/и уменьшаются  размеры ОРШ.

При использовании ОРШ  уличных (на фундаменте) 

Преимущества:

   * Устанавливаются  на кабельной канализации   рядом с существующими РШ

   * Требуется малое  количество ОРШ для большого  числа абонентов

   * Могут постепенно  комплектоваться от ОРШ-М до  ОРШ-С и ОРШ-Б

   * Позволяют производить  транзитное подключение магистральных  кабелей (использование вместо  муфт)