Особливості побудови FTTH на базі PON

1 Загальна термінологія

Щоб опанувати тему PON, необхідно чітко розрізняти базові поняття: оптичний бюджет потужності та втрат, одиниці виміру (дБм) і номінальні значення затухання.

дБм (децибел на міліват) — одиниця потужності в оптичних мережах. На відміну від звичайного децибела, тут еталонний сигнал завжди дорівнює 1 мВт.Формула: $A = 10 \log X$, де $A$ — значення в дБм, а $X$ — потужність у мВт.
Оптична потужність — це показник передавача (трансивера). Для OLT стандарт становить 4 дБм (2.5 мВт), для ONU — 2 дБм (1.5 мВт).
Оптична чутливість — здатність приймача розпізнавати сигнал. Для OLT це -30 дБм (0.001 мВт), для ONU — -26 дБм (0.025 мВт).
Оптичний бюджет потужності — різниця між потужністю передавача та чутливістю приймача. Для PON класу 2 він становить від 25 до 30 дБ.
Затухання — втрата потужності сигналу через довжину волокна, спліттери, зварювання чи вигини. Вимірюється в дБ/км (для волокна) або в дБ (для з’єднань).

Наступне зображення ілюструє складові оптичного бюджету:

2 Розрахунок швидкості передачі даних

Швидкість у мережі PON розраховують на основі того, що абоненти використовують канал нерівномірно. Припустимо, до одного порту OLT підключено 64 одиниці ONU.

Нисхідний потік: 1250 Мбіт/с. На одну ONU припадає 1250 / 64 ≈ 20 Мбіт/с.
Реальне навантаження: Якщо одночасно активні 50% абонентів, швидкість зростає до 40 Мбіт/с. З урахуванням того, що не всі завантажують канал на 100%, середня швидкість на одну ONU сягає 80 Мбіт/с.
Пікові можливості: У години найменшого навантаження (Early Morning, 04:00–08:00) одна ONU може отримати до 1 Гбіт/с.

Провайдер формує тарифні плани самостійно. Найзручніше реалізувати «шейпінг» (обмеження швидкості) програмно на базі L3-роутера з білінговою системою (PPPoE/PPTP). Це гнучкіше, ніж налаштовувати порти OLT через SNMP чи Telnet.

3 Вибір дільників (спліттерів)

Топологія PON зазвичай деревоподібна, але може трансформуватися у «шину» або «зірку».

Зварні (FBT): Виготовляються шляхом сплавлення двох волокон. Дозволяють ділити потужність нерівномірно (наприклад, 20/80). Мають 1–3 вікна прозорості (1310, 1490, 1550 нм).
Планарні (PLC): Виготовляються за технологією травлення на підкладці. Завжди ділять сигнал порівну на $2^N$ виходів (1х4, 1х8… 1х64). Вони компактніші, надійніші та працюють у широкому діапазоні хвиль (1260–1650 нм).

4 Топологія та розрахунок бюджету

4.1 «Зірка»

Використовується при високій щільності забудови в радіусі 300–400 м. Одне волокно від OLT ділиться спліттером 1х64 в одній центральній точці.

Перевага: Легко рахувати бюджет.
Недолік: Велика витрата кабелю, якщо абоненти віддалені.

4.2 «Дерево»

Це класика PON. Буває двох типів:

Поодиноке дерево: Один порт OLT — один мікрорайон.
Мультидерево: Кілька дерев (наприклад, 4) «упаковані» в один багатоволоконний магістральний кабель. Це дозволяє економити волокно та поступово нарощувати потужність мережі.

Головні правила:

Правило 30 дБ: Сумарні втрати не повинні перевищувати 30 дБ.
Правило 64: На один порт OLT — не більше 64 абонентів.

Нижче наведена схема класичної деревоподібної топології PON:

4.3 «Шина»

Оптимальна для довгих вулиць у селах. Будується на каскаді зварних дільників (FBT), де більша частина потужності йде далі магістраллю, а менша — на абонента.

Порада: Краще комбінувати FBT-дільник із планарним PLC (наприклад, 1х4 або 1х8). Це дозволяє підключати групу будинків з однієї точки, зменшує кількість зварювань на магістралі та полегшує обслуговування.

Схематичне зображення топології типу «шина»:

5 Використання роз’ємів: UPC чи APC?

SC/UPC (сині): Плоске полірування. Стандарт для передачі даних.
SC/APC (зелені): Полірування під кутом 8°. Мінімальне зворотне відображення сигналу. Обов’язкові, якщо в мережі планується кабельне ТБ (CATV).

Важливо: Ніколи не з’єднуйте синій коннектор із зеленим адаптером — це пошкодить ферулу та спричинить втрату сигналу до 6 дБ.

6 Облаштування вузлів ділення

Для захисту обладнання використовують три підходи:

Металеві ящики: Для встановлення під дахом. Місткі, але негерметичні.
Герметичні муфти: Ідеальні для стовпів, проте незручні в обслуговуванні (треба щоразу знімати ковпак).
FTTH/PON Box (на 12 або 16 виходів): Оптимальне рішення. Це компактні пластикові короби, захищені від УФ-випромінювання та вологи. Вони мають спеціальні місця для сплайс-касет та адаптерів, що робить монтаж охайним і швидким.