Оптический интернет это что: описание, достоинства и недостатки, скорость – Как работает оптоволокно

Содержание

Fiber to the x — Википедия

Fiber To The X или FTTx (англ. fiber to the x — оптическое волокно до точки X) — это общий термин для любой широкополосной телекоммуникационной сети передачи данных, использующей в своей архитектуре волоконно-оптический кабель в качестве последней мили для обеспечения всей или части абонентской линии. Термин является собирательным для нескольких конфигураций развёртывания оптоволокна — начиная от FTTN (до узла) и заканчивая FTTD (до рабочего стола).

В строгом определении FTTx является только физическим уровнем передачи данных, однако фактически понятием охватывается большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг[1].

Схема, иллюстрирующая различия архитектур FTTx.

В зависимости от условий использования телекоммуникационная отрасль различает несколько отдельных конфигураций FTTX:

  • FTTN (Fiber to the Node) — волокно до сетевого узла. Оптоволокно оканчивается в уличном коммуникационном шкафу, возможно за 1-2 км от конечного потребителя, с дальнейшей прокладкой меди — это может быть xDSL или гибридные волоконно-коаксиальные линии.
    [2]
    FTTN зачастую является промежуточным шагом к полному FTTB и, как правило, используется для доставки расширенного пакета Triple Play телекоммуникационных услуг.
  • FTTC / FTTK (Fiber to the Curb / Fiber to the kerb) — волокно до микрорайона, квартала или группы домов. Вариант весьма похож на FTTN, но уличный шкаф или столб ближе к помещениям клиента и находится, как правило, в пределах 300 метров — расстояния для широкополосных медных кабелей, подобных проводному Ethernet или связи по ЛЭП IEEE 1901 или беспроводной технологии Wi-Fi. Иногда FTTC неоднозначно называют FTTP (fiber-to-the-pole, оптика до столба), что вызывает путаницу с «Fiber to the premises system» (оптика до системы помещений).
  • FTTDP (Fiber To The Distribution Point) — волокно до точки распределения. Это также похоже на FTTC / FTTN, но ещё на один шаг ближе. Оптоволокно оканчивается в нескольких метрах от границы конечного потребителя и последнее соединение кабелей происходит в распределительной коробке, называемой точкой распределения, что позволяет предоставлять абонентам скорость близкую к 1-гигабиту.
    [3]
  • FTTP (Fiber to the premises) — волокно до помещения. Это сокращение обобщает термины FTTH и FTTB или используется в тех случаях, когда оптоволокно подведено туда, где одновременно есть дома и малые предприятия.
    • FTTB (Fiber to the Building) — волокно доходит до границы здания, такой как фундамент многоквартирного дома, подвальное помещение или технический этаж с окончательным подключением каждого жилого помещения при помощи иных способов как в конфигурациях FTTN или FTTP.
    • FTTH (Fiber to the Home) — волокно до квартиры или частного дома. Кабель доводится до границы жилой площади, например, коммуникационной коробки на стене жилья. Далее услуги оператора предоставляются абоненту посредством технологии PON и PPPoE посредством FTTH-сетей.[4][5]
  • FTTD / FTTS (Fiber to the desktop, Fiber to the Subscriber) — оптическое соединение приходит в основную компьютерную комнату в терминал или в медиаконвертер близ рабочего стола клиента.
  • FTTE / FTTZ (Fiber to the telecom enclosure, fiber to the zone) — вид кабельной системы, обычно используемой в локальной сети предприятий, когда оптическое соединение используется от серверного помещения до рабочего места. Эти виды не входят в группу технологий FTTX, несмотря на схожесть в наименованиях.
    [6]

Для обеспечения согласованности, особенно при сравнении между странами уровня проникновения FTTH, три совета по FTTH — Европы, Северной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона в 2006 году согласовали[7] между собой определения FTTH и FTTB, а также уточняли их в 2009[8], 2011 году[9] и в феврале 2015 года.[10] Совет FTTH не устанавливал формальных определений для FTTC и FTTN.

FTTN[править | править код]

В этом варианте оптоволоконный кабель подводится к сетевому узлу и в связи с этим иногда могут путать с подключением FTTC, когда оптика доводится до уличного распределительного шкафа или столба, несущего кабель, с дальнейшей разводкой по микрорайону или близлежащим домам.[11] К конечным потребителям, как правило, далее от такого шкафа идут отдельные подключения по коаксиальному кабелю или витой паре. Территория, обслуживаемая из одного уличного распределительного шкафа, обычно находится в радиусе менее 1,5 км и может включать в себя несколько сотен абонентов телематических услуг. Если от распределительного шкафа обслуживается территория с радиусом менее 300 метров, то такое подключение будет относиться к FTTC/FTTK.

[12]

FTTN позволяет предоставлять широкополосные услуги связи, такие как высокоскоростной доступ в интернет. На участке от конца оптоволокна до потребителя услуг используются высокоскоростные протоколы передачи данных подобные тем, что применяются при работе по широкополосным кабелям связи (обычно DOCSIS) или некоторые виды xDSL. Скорость передачи данных варьируется в зависимости от используемого протокола и от того, насколько близко абонент от распределительного шкафа.

В отличие от FTTP, в инфраструктуре FTTN зачастую для обеспечения последней мили используется коаксильный кабель или витая пара, что делает такой вариант менее дорогостоящим для развёртывания. Однако, в долгосрочной перспективе потенциальная пропускная способность при этом варианте будет сильно ограничена относительно варианта с окончанием оптоволокна ближе к абоненту.

Технической разновидностью этого варианта является гибридная оптико-коаксильная система связи, используемая операторами кабельного телевидения. Такое подключение ещё иногда называют аббревиатурой FTTLA (Fiber to the last amplifier, оптика до последнего усилителя), при замене таким подключением последнего усилителя перед абонентом (или группой абонентов).

FTTC[править | править код]

Внутренности оптического коммутационного шкафа. Слева подключен оптоволоконный кабель, а справа — медь для xDSL.

Волокно до микрорайона, квартала или группы домов является системой связи, суть которой состоит в запуске платформы на основе оптоволоконных линий связи, обслуживающей нескольких абонентов. Каждый из этих абонентов соединён с платформой коаксиальным кабелем или витой парой. Это может быть устанавливаемое выносное устройство или коммуникационный шкаф или же навес. Обычно системы связи, в которых оптоволокно оканчивается менее чем за 300 м от устанавливаемой в помещении пользователя аппаратуры, относят к варианту FTTC.

В этом варианте от окончания волокна до абонента также как и в FTTN используется DOCSIS либо xDSL.

Когда возможно, при прокладке нового кабеля проводят сразу оптический и медный ethernet кабели. Последний соединяет районный узел связи с абонентом на скоростях 100 Мбит/с или 1 Гбит/с.

Развёртывание связи по ЛЭП также относят к FTTC. Использование протокола IEEE 1901 (или его предшественника — HomePlug AV) позволяет по существующим электросетям на скорости до 1 Гбит/с передавать данные от выносного районного коммутационного шкафа до любой розетки переменного тока в доме — покрытие сетью равноценно Wi-Fi с дополнительным преимуществом в виде одного кабеля для электропитания и передачи данных.

Тонким, но основным отличием FTTC от FTTN или FTTP будет место размещения коммутационного шкафа. В варианте подключения FTTC коммутация идёт, например, от несущего кабель столба на обочине дороги у дома клиента, тогда как при FTTN коммутационный шкаф вдали от абонента, а при варианте FTTP коммутация непосредственно в зоне обслуживания клиентов.

В отличие от FTTP, в варианте FTTC для создания последней мили могут использоваться имеющиеся коаксильные кабели, витая пара или связь по ЛЭП. Попыткой объединить такие существующие кабели под единым управляющим протоколом стали разработки стандартов G.hn и IEEE P1905.

Уходя от прокладки нового кабели и связанных с этим расходов, стоимость развёртывания FTTC меньше. Тем не менее этот вариант сети исторически имеет более низкий потенциал полосы пропускания, чем FTTP. На практике, относительное преимущество использования оптоволокна зависит от полосы пропускания, доступной для транспортной сети связи, от биллинговых ограничений, предотвращающих полную загрузку пропускной способности последней мили, от абонентского оборудования, от ограничений обслуживания и стоимости эксплуатации оптоволокна. Все эти параметры могут широко варьироваться исходя из географического положения и типа строения.

FTTB (fiber to the building) — оптическое волокно до здания. В этой архитектуре волокно доходит до коммутационного оборудования оператора, размещаемого преимущественно на границе территории, включающей в себя дома или предприятия. С оборудованием устанавливается единый терминал, а от него до помещения либо проводят медный кабель, либо используют беспроводное соединение, — в самом помещении в основном находится только один кабель, который подключается к компьютеру.[13] Архитектура FTTB получила наибольшее распространение[где?], так как при строительстве сетей FTTx на базе Ethernet, зачастую, это единственная технически возможная схема. Кроме того, в структуре затрат на создание сети FTTx разница между вариантами FTTC и FTTB относительно небольшая, при этом операционные расходы на эксплуатацию сети FTTB ниже, а пропускная способность выше. Архитектура FTTB преобладает во вновь возводимых домах и у крупных операторов связи, тогда как FTTH будет востребована только в новом малоэтажном строительстве. В первую очередь это связано с существенно более высокой стоимостью её реализации по сравнению со стоимостью сети FTTC/FTTB.

FTTH (fiber to the home) — оптическое волокно до жилища. В жилище устанавливается терминал, а от терминала кабель до компьютера. Данное определение исключает те архитектуры сети, в которых оптическое волокно заканчивается до достижения жилых помещений или офисного пространства и линия продолжается иной физической средой, нежели оптической.[13]

Однозначно в пользу решений FTTH выступали эксперты компании Motorola.[1] Они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Проведённый анализ показывает, что если технические решения, которые закладываются в основу сегмента доступа сети в 2005—2008 годах, окажутся неспособными обеспечить скорость 100 Мбит/с в 2013—2015 годах, то моральное устаревание оборудования произойдёт до окончания инвестиционного цикла. Оператор должен обязательно учитывать эти данные, иначе он рискует оказаться уязвимым перед лицом конкурентов по мере стремления пользователей к получению услуг всё более высокого класса.

Эксперты компании Alcatel-Lucent перечисляют следующие преимущества архитектуры FTTH:

  • из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;
  • это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;
  • решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;
  • они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы — за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.[1]

Аппаратная архитектура и типы подключений[править | править код]

Простейшей архитектурой оптической сети является

прямое волокно. При таком способе каждое волокно в кабеле от помещений оператора связи идёт к одному клиенту. Подобные сети могут обеспечить великолепную скорость передачи данных, но они существенно дороже по причине нерационального использования волокон и оборудования, обслуживающего линию связи.[14]

Прямые волокна как правило предоставляются крупным корпоративным клиентам или государственным структурам. Преимуществом является возможность использования 2-го уровня сетевых технологий независимо от того, будь то активная, пассивная или гибридная оптическая сеть.

В прочих же случаях (массовых подключениях абонентов) каждое волокно, идущее от оператора связи, обслуживает множество клиентов. Оно носит название «общее волокно» (англ. shared fiber). При этом оптика доводится максимально близко до клиента, после чего оно соединяется с индивидуальным, идущим до конечного потребителя волокном. В таком соединении применяются как активные, так и пассивные оптические сети.

В зависимости от способа построения оптические сети делятся[15] на:

  • активные оптические сети — с работающим активным сетевым оборудованием для усиления и передачи сигнала;
  • пассивные оптические сети — с разветвителями оптических сигналов;
  • гибридные оптические сети — использующие активные и пассивные компоненты одновременно.

Активная оптическая сеть[править | править код]

Основана на передаче оптического сигнала сетевым электрооборудованием, принимающим, усиливающим и передающим эти сигналы. Это может быть коммутатор, маршрутизатор, медиаконвертер — как правило, оптические сигналы в активной оптической сети преобразуются в электрические и обратно. Каждый оптический сигнал от централизованного оборудования оператора связи идёт только к тому конечному пользователю, для которого он предназначен.

Входящие со стороны абонентов сигналы избегают коллизий в едином волокне, так как электрооборудование обеспечивает буферизацию. В качестве первой мили от оборудования оператора связи используется оборудование активный ETTH, включающее в себя оптические сетевые коммутаторы с оптикой, и служащее для распространения сигнала к абонентам.

Подобные сети идентичны компьютерным ethernet сетям, используемым в офисах и образовательных учреждениях с тем лишь исключением, что они предназначены для подключения домов и строений к центральному зданию оператора связи, а не для подключения компьютеров и принтеров в ограниченном пространстве. Каждый распределительный шкаф может обслуживать до 1000 абонентов, хотя обычно ограничиваются подключением 400—500 человек.

Такое узловое оборудование обеспечивает коммутацию второго и третьего уровней, а также маршрутизацию, разгружая тем самым магистральный маршрутизатор оператора связи и обеспечивая передачу данных в его серверное помещение. Стандарт IEEE 802.3ah позволяет провайдерам услуг интернета предоставлять скорости до 100 Мбит/с и полным дуплексом по одномодовому оптоволоконному кабелю (англ. Single-mode optical fiber), подключенному по схеме FTTH. Коммерчески доступными также становятся скорости в 1 Гбит/с.

Пассивная оптическая сеть[править | править код]

Основная статья: PON

Пассивная оптическая сеть — это архитектура сети FTTP с подключением по принципу точка-многоточка на основе энергонезависимых оптических разветвителей (сплиттеров), позволяющих по одному оптическому волокну обслуживать до 128 абонентов. По сравнению с подключением по прямому волокну, PON уменьшает требования к оптическому кабелю и обслуживающему его оборудованию провайдера. Нисходящий по волокну сигнал транслируется от оборудования оператора связи ко всем абонентам, совместно использующим линию связи. Для предотвращения перехвата трафика используется шифрование. Восходящие сигналы от абонентов объединяются в один поток с применением протокола множественного доступа, как правило, с временны́м разделением доступа.

Электрооборудование[править | править код]

Когда линия связи уже вошла в помещение клиента, то окончательное расстояние до клиентского оборудования сигнал, как правило, уже проходит в электрическом формате.

Это может быть как медиаконвертер, так и оптический сетевой терминал (ONT, термин ITU-T) или оптический сетевой модуль (ONU, аналогичный термин IEEE), преобразующие оптический сигнал в электрический, с использованием технологии тонкоплёночного фильтра. Эти устройства для своей работы требуют наличия электроэнергии, потому их стараются подключать к резервным источникам питания для обеспечения бесперебойной работы в экстренных случаях и при перебоях с подачей электроэнергии. Терминация оптической линии оптическими терминалами или модулями «направляет» линии связи для выделения им тайм-слота протокола TDMA и обеспечения восходящего потока связи (в направлении от абонента к провайдеру).

Для варианта FTTH и некоторых видов FTTB общим для всех подключаемых зданий является обеспечение телефонизации, LAN и систем кабельного телевидения, которые подключаются к оптическому сетевому терминалу или модулю. Все эти три системы передачи данных не могут напрямую подключаться к оптическому модулю, но возможно объединить их сигналы и передавать в единой среде. В зависимости от того, что ближе к пользователю, — маршрутизатор, модем или сетевая плата, — то устройство может разделить сигнал и преобразовать его в подходящий протокол.

Например, при использовании технологии VDSL, комбинированный сигнал передаётся в здание по существующему проводному соединению и входит в жилое помещение, где VDSL-модем преобразует данные и видеосигнал (услуги телевидения) в протокол ethernet, который доставляется до оконечного оборудования по витой паре. Далее модуль сетевого интерфейса преобразует видеосигнал в радиочастотный, передаваемый оконечному оборудованию по коаксиальному кабелю. Комбинированный сигнал также может доходить до телефонного аппарата, подключенного через ADSL-сплиттер для отделения голосового сигнала от остальных, или же до IP-телефона, который может включаться в локальную сеть.

  1. 1 2 3 FTTx: Где оптимальное место для «x» Архивировано 13 ноября 2009 года. // Журнал «Сети и системы связи» № 9, сентябрь 2008.
  2. ↑ Общая информация о FTTx на сайте интегратора НТЦ Энергия
  3. ↑ Could ultrafast broadband over copper speed the rollout of gigabit internet?, TechRepublic (September 26, 2014).
  4. ↑ Tim Poulus, «FTTH networking: Active Ethernet versus Passive Optical Networking and point-to-point vs. point-to-multipoint», Telecompaper, 17 November 2010. Retrieved 12 July 2013.
  5. ↑ Ed Gubbins, «Active Ethernet grows in PON’s shadow» Архивировано 1 октября 2011 года., NXTcomm Daily News, Penton Media, 13 May 2008. Retrieved 12 July 2013.
  6. ↑ Robert Reid, «All multimode fiber is not created equal» (недоступная ссылка), Cabling Installation & Maintenance, PennWell Corporation, February 2007, retrieved 12 July 2013.
  7. ↑ FTTH Council – Definition of Terms (неопр.) (pdf). FTTH Council (11 августа 2006). Архивировано 23 ноября 2012 года. (черновик пресс-релиза)  (Проверено 22 июня 2015)
  8. ↑ FTTH Council – Definition of Terms (неопр.) (pdf). FTTH Council (9 января 2009). Архивировано 3 июня 2015 года.  (Проверено 22 июня 2015)
  9. ↑ FTTH Council – Definition of Terms (неопр.). FTTH Council (сентябрь 2011). Архивировано 8 октября 2013 года.  (Проверено 22 июня 2015)
  10. ↑ FTTH Council — Definition of Terms. Version 4 — February 2015 Архивная копия от 22 июня 2015 на Wayback Machine (PDF)  (Проверено 22 июня 2015)
  11. ↑ da Silva, Henrique (March, 2005), «Optical Access Networks» Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine, Instituto de Telecomunicações, 9 March 2005, slide 10. Retrieved on 2007-03-25.
  12. ↑ McCullough, Don (August 2005), «Flexibility is key to successful fiber to the premises deployments» Архивная копия от 9 октября 2011 на Wayback Machine, Lightwave 22 (8). Retrieved on 2010-01-27.
  13. 1 2 Ken Wieland. The FTTx Mini-Guide (англ.). www.telecommagazine.com, www.nexans.com (февраль 2007). Дата обращения 18 сентября 2015.
  14. ↑ Dieter Elixmann, et al., «The Economics of Next Generation Access-Final Report: Study for the European Competitive Telecommunication Association (ECTA)», WIK-Consult GmbH, 10 September 2008. Retrieved 12 July 2012.
  15. ↑ «Журнал сетевых решений/LAN», № 05, 2005

что это такое? – Коммерсантъ Нижний Новгород

Как обеспечить доступ в интернет в самых отдаленных уголках планеты? Илон Маск отправляет в космос 4425 спутников, Google хочет использовать для передачи сигнала воздушные шары, а в Facebook считают, что с этой задачей справятся дроны-беспилотники. Пока компании-гиганты соревнуются в покорении планеты, главным проводником в мир скоростного интернета в мегаполисах остается оптоволокно. О том, из чего состоит оптоволоконный кабель, почему пластик проигрывает стеклу и как оптика помогает следить за дельфинами и нефтью, мы поговорили с экспертом Дом.ru, руководителем службы эксплуатации сети Николаем Джулаем.


Половина абонентов «Дом.ru» имеет дома три и более устройства, а каждый пользователь в среднем потребляет в месяц 50 Гб на скорости до 100 мб/с. Они смотрят видео в HD, играют в «танки», ведут онлайн-трансляции и выходят в сеть с разных гаджетов. Обеспечивать людей интернетом на максимальной скорости позволяют оптоволоконные кабели. Первые оптические интернет-сети в России начала строить компания «ЭР-Телеком» ещё в начале 2000-х. Благодаря этой технологии мы стали самым быстрым интернет-провайдером страны по версии Speedtest в 2017 году.

Как устроен оптоволоконный кабель

Оптоволокно — это тонкие нити из кварцевого стекла, в которых информация передаётся с помощью света. Толщина каждой нити составляет всего 125 микрон, это чуть больше человеческого волоса. В кабеле находится до 96 таких нитей, каждая из которых «плавает» в жидкости — гидрофобном геле. Чтобы обеспечить сохранность, их покрывают полиэтиленовой и пластиковой оболочкой, стальной проволокой или металлической броней.

Оптику закапывают в землю, прокладывают в канализации и даже на дне моря. Кабель, который используется под землей или водой, способен выдержать нагрузку до 8 тонн. Для сравнения, слон весит 5-6 тонн. Стекло, из которого сделана оптика, не проводит электрический ток. Даже если рядом с кабелем ударит молния, сигнал не прервется и скорость интернета не упадет. При этом такая сеть не производит никакого излучения и безопасна для человека.

Тем не менее, оптика уязвима. Её могут повредить частые изгибы, из-за которых образуются трещины. При их появлении свет вырывается наружу и происходит разрыв интернет-соединения.

Ремонт с хирургической точностью

В июне прошлого года по Омску прошел смерч. Ветер срывал крыши домов, валил деревья, обрывал линии электропередач. Пострадали и оптоволоконные сети — появились провисы и обрывы кабелей.

— Аварии устраняют бригады техников, работа которых напоминает хирургическую. У них есть свои скальпели, держатели, кусачки и обезжиривающие составы — все, чтобы добраться до тонких нитей оптоволокна через оборванные защитные оболочки, — рассказывает Николай Джулай. — Кабель сваривают как металлический прут, нагревая до 2000°C. Кварц начинает течь, а на месте разорванного участка образуется небольшой шов.

Чаще всего причиной повреждений становится вандализм: ввернутый в кабель саморез, забитые гвозди или обычная иголка. Чтобы обнаружить проблемное место, используется специальное оборудование — рефлектометр. По оптоволокну «стреляют» из лазера. Световой поток летит по стеклянным нитям и в том месте, где есть повреждение, отражается и возвращается обратно. Так техники определяют место неполадки с точностью до 5 метров.

Дельфины и нефть: где еще применяют оптоволокно

Оптоволоконные технологии используют не только в интернет-коммуникациях. Одно из ключевых предназначений оптики — акустические наблюдения. Например, кабели прокладывают вдоль нефте— и газопроводов. Так специалисты улавливают звуковые вибрации, появление которых говорит о вероятности аварии или несанкционированного вмешательства в работу нефтепровода.

Биологи работают с оптоволокном, чтобы исследовать поведение дельфинов, китов и касаток. Датчики выступают в качестве сонаров и улавливают звуковые сигналы, с помощью которых общаются животные. В медицине «оптику» используют как источник света. Тонкость и гибкость кабеля помогает видеть, что происходит внутри человеческого организма и корректировать лечение.

— В будущем можно ожидать прорыва в развитии оптики, — считает Николай Джулай. — Многие компании уже сейчас пытаются удешевить производство оптоволокна, используя пластик и полимерные материалы для изготовления нитей. Но пока разработки проигрывают сетям из стекла, у них ниже скоростные показатели и отражающая способность внутри кабеля. Ближайшие два десятилетия оптические сети в городах останутся главным инструментом для доступа к скоростному интернету.


АО «ЭР-Телеком Холдинг» — один из ведущих операторов связи в России, работает с 2001 года. Услуги для частных пользователей предоставляются под брендом «Дом.ru», для корпоративных клиентов — под брендом «Дом.ru Бизнес». Поставщик услуг: широкополосный доступ (ШПД) в интернет, цифровое ТВ, телефонная связь, а также видеонаблюдение и Wi-Fi (для корпоративных клиентов). Услуги предоставляются на базе собственных телекоммуникационных сетей, построенных с нуля и по единым стандартам по технологии «оптика до здания». По собственным оценкам, на долю компании приходится 11% российского рынка ШПД и 12% рынка платного ТВ, по количеству обслуживаемых клиентов занимает 2-е место среди интернет-провайдеров и среди операторов кабельного ТВ России. Лауреат многих национальных премий, включая премию «Большая цифра», «ТехУспех» (2016 год).

Оптоволокно | Настройка оборудования

fiber_optic-001fiber_optic-001

Сейчас, очень часто от абонентов разных кабельных провайдеров широкополосного доступа в сеть Интернет можно услышать такую фразу — «я подключен по оптике» или «у меня — оптоволокно». При этом, большинство из них подключены по технологии FTTB — оптика до здания. По зданию до абонента идет витая пара. В реале, натурально по оптике подключены лишь счастливые пользователи GPON — пассивных оптических сетей. Оптоволокно — это главный элемент ВОЛСВолоконно-Оптических Линий Связи. В этой статье, я подробно расскажу — что такое оптическое волокно и как оно выглядит и объясню вкратце принцип работы.
Оптическое волокнооптоволокно — это тонкая нить из прозрачного диэлектрического материала: обычно сверхчистое кварцевое стекло, но сейчас уже начинают использовать особый вид пластика. Из-за маленьких размеров сечения нити и начали называть оптическую нить — волокном.

Конструкция оптоволокна.

Оптоволокно имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки, имеющие различный показатель преломления — сердцевина темнее а оболочка светлее. Это обеспечивает полное внутреннее отражение и позволяет передавать луч света на весьма внушительные расстояния. Поверх оболочки оптоволокна наложено дополнительное защитное покрытие — буфер, предохраняющее от механических, тепловых, химических, световых воздействий, а также от влаги.

Принцип работы.

Я не буду вдаваться в подробное описание законов оптики и волновую теорию. Скажу проще. Передача данных ведется с помощью света: горит свет — единица, не горит — ноль. Только чередуются эти состояния с бешеной скоростью. Световая волна распространяется на большие расстояния за счет минимальных потерь, обеспечиваемых идеально прозрачной средой, которая практически свет не поглащает. Стоит заметить, что несмотря на то, что скорость передачи данных по оптике очень высокая — скорости света она всё равно не достигает…. пока. Дело всё в лазерах, которые пока не умеют производить свет с такой скоростью.

Виды оптоволокна.

Существует две основных разновидности оптического волокна — одномодовое оптоволокно и многомодовое оптоволокно:

optic-modsoptic-mods

— В одномодовом оптоволокне передается только одна световая мода. В настоящее время, в большинстве используются именно одномодовые волокна.
Многомодовое оптоволокно позволяет передавать одновременно несколько сотен разрешенных световых мод, вводимых в оптоволокно под разными углами. Этот вид оптоволокна используется в основном на магистральном оборудовании провайдера и для Спектрального Уплотнения КаналовDWDM.

Плюсы оптоволокна

— низкие потери при передаче, а значит — большая длина трансляционных участков;
— хорошая защищенность от воздействий и помех;
— широкополосность, возможность передачи больших потоков данных;
— отличная электробезопасность;
— маленькие размеры и масса;
— оптическое волокно не интересно вандалам, так как это не цветной металл.

Минусы оптоволокна

— оптоволокно не любит изгибы — например оптоволокно способно выдержать изгиб радиусом в 5 мм, но световой сигнал через такой изгиб не пройдет. При монтаже оптического кабеля это необходимо учитывать.
— подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;
— водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.

Сварка оптоволокна

Сварка оптических волокон с помощью высокотемпературной термической обработки на специальных сварочных аппаратах, которые позволяют провести весь комплекс сварочных работ от совмещения свариваемых концов до защиты соединения.
Подробнее можно посмотреть на видео:

P.S. В следующей статье я подробнее расскажу о видах оптических патч-кордов.

Волоконно-оптическая линия передачи — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 февраля 2018; проверки требуют 7 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 февраля 2018; проверки требуют 7 правок.

Волоко́нно-опти́ческая система переда́чи (ВОСП — официальный термин, определённый в ГОСТ Р 54417-2011[1]), Волоко́нно-опти́ческая ли́ния свя́зи (ВОЛС — устоявшееся название) — волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне[2].

Активные компоненты[править | править код]

  • Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
  • Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.
  • Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.
  • Модулятор — устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
  • Фотоприёмник (Фотодиод) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты[править | править код]

  • Волоконно-оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
  • Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
  • Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.
  • Мультиплексор/Демультиплексор — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).

Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:

  • Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
  • Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
  • Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
  • Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи.
  • Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
  • Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
  • Малые габариты и масса
  • Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин, поэтому при прокладке кабеля необходимо использовать рекомендации производителя оптического кабеля (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба).
  • Сложность соединения в случае разрыва.
  • Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
  • Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
  • Относительная дороговизна оптического конечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.
  • Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью[3]).

Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.

Укладка кабеля[править | править код]

Волоконно-оптический кабель

Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:

  • В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
  • Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;
  • Подвес кабеля — воздушная линия связи.

Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.

Монтаж муфт и кроссов[править | править код]

Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.

Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.

Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.

Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.

Взаимодействие ВОЛП с сильным электромагнитным излучением[править | править код]

Сильное электромагнитное излучение способно вносить межканальные помехи в системах HDWDM и приводить к увеличению количества ошибок. Данное явление характерно в системах телематики на железной дороге, где ВОЛП прокладывается на опорах контактной сети в непосредственной близости от контактного провода. Ошибки появляются в моменты переходных процессов, например, при коротком замыкании. Данное явление объясняется эффектами Керра и Фарадея.

  • Панфилов И.П., Дырда В.Е. Теория электрической связи. — М.: Радио и связь, 1991. — 344 с.

Что такое оптоволокно для интернета и причём тут скорость

 

Доброго времени суток.

В наше время чуть ли не каждый человек стремится заполучить максимально высокую скорость интернета. Однако мало кто задумывается, каким путем это осуществляется, помимо финансового, естественно. Я предлагаю разобраться с технической стороной данного вопроса и выяснить, что такое оптоволокно для интернета. Ведь на сегодня только через него можно получить высокоскоростной интернет.

 

Почему используют оптоволокно?

Выход во всемирную паутину по оптоволоконным сетям стали практиковать на Западе еще в прошлом веке. В свою очередь, у нас долгое время пользовались коаксиальным кабелем, который во многом проигрывает перед конкурентом. Но сейчас и в нашей стране широко распространено интернет-подключение через оптику.

Ее преимущества таковы:

  • Долговечность. Кабель устойчив к агрессивным средам, открытому огню и взрывам.
  • Высокая пропускная способность.
  • Безопасность передачи данных. Имеется в виду, что очень сложно выудить их несанкционированным способом (врезкой, индукционным считыванием и пр.).
  • Защита сигнала от помех и шумов.
  • Хорошая скорость интернета даже при высокой нагрузке, в том числе на выходных и в часы пик.
  • Сигнал практически не задерживается, в то время как через 3G модем задержка может достигать 100 мс, а через спутник — 1000 мс.
  • Оптоволоконный кабель можно прокладывать на большие расстояния без потерь качества сигнала.
  • Помимо интернета через него можно подключать системы охраны и видеонаблюдения, IP-телефонию, цифровое телевидение и пр.
  • Небольшой вес и диаметр провода.

 

Оптоволокно в разрезе

Физически оптоволокно является нитью из прозрачного материала (пластика), благодаря чему внутри нее отражается переносимый ею свет. Скорость передачи данных обусловлена количеством таких волокон внутри кабеля, которых может быть 48 и больше.

При его разрезе мы увидим:

  • Сердечник. Если волокно одномодовое, то есть предназначено для небольшого количества света, размер сердечника будет 9 микрометров; если многомодовое (используется для магистралей) — 50 или 62,5 мкм.
  • Отражающее покрытие. Удерживает и отражает световой сигнал внутри сердечника.
  • Защитный лак. Маркировка кабеля осуществляется в зависимости от соотношения размеров сердечника и защитного лака. К примеру, 9/125, 50/125, 62,5/125.
  • Буфер — мягкий материал с жестким покрытием, который оберегает волокна от повреждений.

 

Как это работает?

Вы слышали о технологии PON? Сочетание этих трех букв расшифровывается и переводится с английского языка как пассивные оптические сети. Именно по ним вы получаете в наше время высокоскоростной интернет. Вы можете еще встретить аббревиатуру GPON, в которой первая буква означает слово «гигабитные».

Почему пассивные? Между провайдером и абонентом нет никакого активного оборудования. В данном случае нет необходимости в коммутаторах и вспомогательном электропитании.

Я напомню, чем это обусловлено: во-первых, оптоволокно обладает превосходной пропускной способностью, а во-вторых, данные передаются посредством света, а не электричества. Радиус действия такого сигнала составляет 20 км.

Однако не думайте, что между АТС и клиентом пролегает только кабель без дополнительного оснащения. Представьте, какая в таком случае получилась бы паутина в многоквартирных домах.

В этом деле нужен узел доступа PON. Он включает в себя каркас, в который вставляется его блок питания и плата, магистральная карта, подсоединяемая к ядру сети, а также линейная плата — к одному ее порту можно подключить до 64 пользователей. Вдобавок в определенном месте сигнал делится при помощи специального оптического сплиттера. Так из одной линии можно получить 2, 4, 8 и т. д.

 

Как интернет попадает в квартиру?

Чтобы вы у себя дома могли пользоваться интернетом, ему нужно пройти несколько этапов. Раз уж мы упомянули многоквартирные дома, расскажу на их примере:

  1. Обычно в подвале устанавливают распределительную муфту. В ней кабель из 144 волокон разделяется на количество абонентов, а остальное оставляется как есть. Нити укладываются в специальную кассету — бухту.
  2. Волокна из муфты попадают в сплиттер, а из него — в распределительные коробки, которые размещаются в подъезде и на этаже.
  3. Из них кабель ведется в квартиру, где вставляется в оптическую розетку / терминал бухты / протяжную коробку и закрывается. Не желательно, чтобы оптоволокно тянулось по всему дому, потому что оно хрупкое и не выдерживает механического воздействия.
  4. Терминал с компьютером или роутером связывается, как правило, при помощи медного кабеля типа «витая пара».

 

Примерно по той же схеме заводится оптоволокно и в частный дом, только муфты и распределительные коробки располагаются на столбах или на крышах.

Есть ещё так называемое «стекловолокно», но оно используется для иных целей. Поэтому не путайте эти два термина.

Думаю, для ознакомления с тем, что такое оптоволокно для интернета этой информации достаточно.

Захотите узнать больше о компьютерных технологиях и не только — добро пожаловать на мой блог.

И друзей сюда позовите. Не будет лишним 🙂

Всего доброго.

 

 

PON — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

(перенаправлено с «Pon»)
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 января 2020; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 января 2020; проверки требует 1 правка.

PON (аббр. от англ. Passive optical network, пассивная оптическая сеть) — технология пассивных оптических сетей.

Распределительная сеть доступа PON основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями (т.н. сплиттерами) на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания узлов сети и пропускной способности в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Первые шаги в технологии PON были предприняты в 1995 году, когда группа из 7 компаний (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefonica и Telecom Italia) создала консорциум для реализации идеи множественного доступа по одному волокну. Эта организация, поддерживаемая ITU-T, получила название FSAN (англ. full service access network). Много новых членов, как операторов, так и производителей оборудования, вошло в неё в конце 1990-х годов. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON для того, чтобы производители оборудования и операторы могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На ноябрь 2011 года в FSAN состояло 26 операторов и 50 производителей[1]. FSAN работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации, как ITU-T, ETSI и ATM Forum.

Развитие стандартов PON[править | править код]

Стандарты NGPON 2 представляют собой спецификации дальнейшего развития технологий GPON и EPON. Сегодня на роль стандарта NGPON 2 претендуют как минимум три технологии:[3]

  • «Чистая» (pure) WDM PON
  • Гибридная (TDM/WDM) TWDM PON
  • UDWDM (Ultra Dense WDM) PON
Downstream traffic in active (top) vs. passive optical network

Основная идея архитектуры PON — использование всего одного приёмопередающего модуля в OLT (англ. optical line terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (optical network terminal в терминологии ITU-T), также называемых ONU (optical network unit) в терминологии IEEE и приёма информации от них.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приёмопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приёмопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT — прямого (нисходящего) потока, как правило, используется инфракрасное излучение с длиной волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. Для передачи сигнала телевидения используется длина волны 1550 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.

Прямой поток[править | править код]

Прямой поток на уровне оптических сигналов является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически мы имеем дело с распределённым демультиплексором.

Обратный поток[править | править код]

Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается своё индивидуальное расписание по передаче данных с учётом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA.

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:

  • «кольцо»;
  • «точка-точка»;
  • «дерево с активными узлами»;
  • «дерево с пассивными узлами» - самая распространенная топология построения.

Производители сетевого оборудования PON[править | править код]

В настоящее время активное оборудование GPONпроизводится несколькими крупными компаниями:

  • Huawei - Китай;
  • ZTE - Китай;
  • GCom - Китай;
  • C-Data - Китай и другие.

Преимущества технологии PON[править | править код]

  • отсутствие промежуточных активных узлов;
  • экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле;
  • экономия волокон;

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей, исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.

Недостатки сетевой технологии PON[править | править код]

К недостаткам можно отнести:

  • возросшую сложность технологии PON;
  • отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева;
  • частые обрывы связи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *