Решения GPON

6 июня 2016

Осваиваем частный сектор по технологии FTTH

Часть 1. Нужно идти

Ситуация в отрасли связи медленно, но верно подходит к важной вехе – максимально возможному проникновению в многоквартирных домах. В крупных городах это уже случилось: подключились все, кто этого хотел и даже те, кому это особо не было нужно. В средних провайдеры доживают последние спокойные деньки, когда поток клиентов если и не был взрывным, то хотя бы был стабилен. В общем, времена, когда расширяться в городе можно будет только за счёт принудительного подключения всех бабушек к интернету, не за горами.

Те из провайдеров, кто поумнее, уже пару лет назад возник вопрос: а что, собственно, делать дальше, когда поток новых клиентов закончится? Перетягивать абонентов у конкурентов? Повышать лояльность существующих? Расширять спектр услуг? Повышать качество?

Конечно, ответ на все эти вопросы может быть только положительным, но проблема в том, что конкуренты отвечают на них точно также. А значит, предстоит нешуточная схватка как с местными, так и с федералами в ситуации, когда прибыль будет только падать в виду падения ARPU и отсутствия новых абонентов. Некоторые решают эту проблему в лоб и начинают экспансию в другие города, не учитывая, что там им придётся столкнуться с точно такой же ситуацией насыщенного рынка, только выступая в качестве гостей. И только самые умные, предугадав несколько лет назад, чем закончится период взрывного роста подключений обратили внимание на практически «не окученный» частный сектор в городе и деревне.

Частный сектор традиционно был обделён всеми коммуникациями и связные здесь не исключение. Оставшиеся со времён СССР медные ТПП, полевики и прочие воздушки малочисленны, несовременны и не нужны даже Ростелекому в силу их морального и физического устаревания. Значит, люди в своих домах вовсе не избалованы нормальным интернетом, стационарным телефоном (хотя уже ясно, что в дальнейшем традиционная телефония будет только сворачиваться) и дешёвым телевидением (несмотря на все усилия Триколора). А ведь сейчас ситуация кардинально поменялась – в современном мире в частном доме позволить себе жить может только человек с доходами выше среднего. Поэтому просто преступно не попытаться осчастливить таких жителей своим предложением. Забегая немного вперёд, отметим, что подключение в частном секторе стоит немалых денег и тут уже не получится бесплатно сменить провайдера, а значит абонента, ставшего вашим, подвигнуть на расторжение договора могут только весомые причины.

Сравниваем и выбираем технологию

Итак, ура – новый источник притока абонентов (и увеличения прибыли) найден и маркетинг может почивать на лаврах. Осталась «какая-то мелочь» в виде выбора технологии покрытия частного сектора. Ну это пусть уже технари думают, на то и нужны.

А ведь подумать здесь есть над чем и вопрос этот один из самых важных, ибо решать приходится множество связанных между собой задач. Нужен ли жителям только интернет с большими пингами, или их удастся дополнительно «развести» на телевидение? Хотят ли они играть в онлайн игры? Какую скорость они хотят? Важна ли им скорость подключения? Есть ли инфраструктура для прокладки линий? Есть ли возвышенность, на которой можно разместить антенны? И т.д. и т.п. – вопросов очень много и не известно, какой из них важнее. Поэтому попробуем вкратце расписать плюсы и минусы каждой из технологий.

ADSL, Docsis, PLC и прочее.

Эти технологии на сегодняшний день можно смело списывать в утиль. Они дороги, ненадёжны или уникальны, не способны обеспечить нужного качества. Применять их можно только уж совсем в глухих местах, где и пропадающий во время дождя интернет со скоростью 256 кбит/с в диковинку.

Радиодоступ. Wi-Fi, preWiMax, WiMax и прочее.

Этот вид доступа уже вполне можно рассматривать, как конкурентоспособный и некоторое время назад он был самым популярным способом обеспечить интернетом удалённые здания.

Плюсы:

Не требовательность к инфраструктуре. Для радиодоступа достаточно выбрать возвышенность, с которой открывается хороший вид на дома и подтащить туда кабель или вообще воспользоваться радиоканалом. Не нужно никаких кабельных канализаций, столбов, большого места и прочего.

Быстрота развертывании сети. Отсутствие необходимости строить инфраструктуру порождает ещё один весомый плюс в виде очень быстрого подключения клиентов. Действительно, БС работает, и для подключения абонента достаточно всего лишь установить у него приёмную антенну.

Меньшая стоимость подключения абонента по сравнению с проводным вариантом. Конечно, базовая станция стоит недёшево, да и абонентский приёмник тоже не 500 рублей, но в целом подключение по радио дешевле, чем кабельное.

Минусы:

Очень непростая легализация. Оформить в соответствии с действующим законодательством радиодоступ практически невозможно. Увы, но это факт. Нет, конечно же, можно заказать проект, получить от ГКРЧ решение на присвоение частот, потом разрешение на частоты, потом провести экспертизу электромагнитной совместимости с неясным результатом, потом регистрировать РЭС и сдавать их в эксплуатацию, платя за спектр. Только вот денег на всё это уйдёт столь, что такой интернет станет «золотым».

Подверженность помехам. Из-за первого минуса мало кто оформляет всё должным образом, поэтому нужно быть готовым к тому, что кроме вас будут работать ещё и нелегалы, сильно мешая стабильной работе вашей сети.

Малая скорость на абонента и более высокая задержка сигнала. Частотный ресурс ограничен, поэтому не стоит рассчитывать на значения выше двух- трёх мегабит в секунду для каждого пользователя.

Отсутствие возможности предоставлять сервис телевидения. Следует из предыдущего минуса.

Таким образом, радиодоступ подойдёт для быстрого захвата внимания нетребовательных пользователей, без каких-либо перспектив к расширению, зато с перспективой нарваться на проблемы с надзорным органом.

xPON

xPON – уже относительно не новая технология, потенциал у неё достаточно большой.

Плюсы:

Малое энергопотребление и габариты станционного устройства. Особенность технологии такова, что стандартное устройство OLT в 1U может обслужить несколько сотен абонентов. А значит, для размещения узла потребуется ничуть не больше пространства, что и для стандартного коммутатора Ethernet.

Возможность обойтись одним волокном в магистральном кабеле. Технология PON предусматривает, что до начала точки ветвления (в нашем случае – это до первого каблированного дома) можно проложить всего одно волокно. Это идеально подходит для случаев, когда с одного устройства сигнал идёт сразу на несколько разнесённых небольших населённых пунктов.

Быстрота починки магистрали в случае аварии. Этот плюс вытекает из предыдущего – сварить одно магистральное волокно гораздо проще, чем целый пучок в случае использование многоволоконного кабеля.

Минусы:

Необходимость «с умом» сразу рассчитывать всю сеть. Бюджет мощности, выбор сплиттеров и схемы деления. (Аналогично CaTV, расчеты аналогичны).

В целом, технология достаточно перспективна, но у неё есть серьёзные ограничения в виде крайне высокого входного билета и необходимости рассчитывать всю сеть сразу, без возможности наращивать её по мере подключения. Таким образом, вначале большая часть возможностей никак использоваться не будет.

Заблуждения:

Очень высокая стоимость станционного устройства. Это не так. Стоимость одного абонента не более 400 рублей (при использовании LTE-8X ок.210т.р на 512 абонентов) .

FTTH

Технология FTTH предусматривает отдельное волокно от узла до дома. Станционная часть строиться на коммутаторах с оптическими интерфейсами, а абонентская – оптические медиаконверторы.

Плюсы:

Возможность покупать активное оборудование по отдельности для малого числа абонентов. Это одна из самых привлекательных черт технологии, ведь активка на узле – это обычные коммутаторы, со стоимостью в районе 18 тыс. рублей. Поэтому расширять активную часть сети до нужных величин можно без значительных начальных инвестиций.

Простая топология. FTTH – это по сути FTTB, только вместо витой пары на доступе используется оптический кабель, а значит, переобучения сотрудников не потребуется, также как и не потребуется каких-то сверхтехнологических решений.

Минусы:

Магистральное волокно. Его попросту надо очень много! Если количество клиентов не велико, с этим ещё можно смириться. А вот если оно уже превышает определённое количество, работать с многоволоконным кабелем становится неудобно.

Некоторые трудности в подключении абонентов. Этот минус заключается в проблеме подключение абонентов, которые хотят подключиться уже после строительства сети.

Наличие помещения в случае подключения множества клиентов. Так как типичный коммутатор в 1U может обслужить 20-24 клиента, для обслуживания хотя бы 500 потребуется уже полноценная стойка.

Относительно высокое потребление электроэнергии. Коммутаторы, которые обычно используют для FTTH, потребляют в 3 раза больше мощности, чем коммутаторы для FTTB и OLT GEPON.

FTTH обладает неоспоримыми для оператора преимуществами: простотой (т.е. есть возможность строить такие сети хоть завтра) и малыми начальными инвестициями. Именно поэтому мы остановим свой выбор на данной технологии.

Решаем административные вопросы

Определившись с технологией провайдер сразу же столкнётся как минимум с тремя административными вопросами: наличием места для размещения узла, наличием разрешение на подвес кабеля и необходимостью оплачивать потреблённую электроэнергию. И вопросы эти желательно решить до того момента, как ему выпишут предписание «всё снять». Хотя, конечно, существуют операторы, которые делают всё в тихую и прекрасно себя чувствуют.

В первую очередь необходимо договориться с электросетевой компанией, в ведение которой находятся электрические столбы. Именно на этих столбах будет размещаться сеть. Нужно будет подписать договор аренды на подвес кабеля. Скорее всего, с вас попросят определённую сумму за каждый столб. Скорее всего, она вас не устроит. Поэтому необходимо будет доказать, что прибыли будет совсем немного и платить вы сможете всего лишь несколько десятков рублей, зато столбов будете использовать много, поэтому конечная сумма будет уже приличной.

После этого необходимо выбрать помещение, в котором будет располагаться узел. Это делается на этапе проектирования, по результатам которого придётся идти либо в управляющую компанию, либо к председателю ТСЖ (если речь идёт о многоквартирном доме), либо к владельцу здания (если речь идёт о каких-то производственных помещениях).

Наконец, имея на руках договор или соглашение на использование площади, следует сходить в электросбытовую компанию и заключить договор уже с ними на потребляемую мощность. Хотя в случае размещения оборудования не в многоквартирном доме, платить за это придётся скорее всего напрямую собственнику. Что не совсем правильно, зато быстро и беспроблемно.

Структура активной части сети

Решив все административные вопросы, можно наконец-то приступать к этапу проектирования. Разрабатывая конкретное решение, мы должны понимать, что оно а) должно быть как можно более дешёвым и б) базироваться на доступных и популярных решениях.

Структура пассивной части сети

Если с активной частью думать нам почти не приходится, то с пассивной всё как раз наоборот – подумать придётся. Так как лучше всего один раз увидеть, чем 100 раз услышать, разбирать построение оптической сети мы будем на примере типичной улицы какого-нибудь города. Но прежде нужно остановимся на общих вещах.
Во-первых, узел с коммутаторами должен располагаться как можно ближе к центру охватываемого сектора. Затраты на кабель в этом случае будут меньше в случае ETTH. Технология PON позволяет расположить коммутатор на расстояние до 20 км.
Во-вторых, как мы уже говорили, сеть должна быть как можно более дешёвой, потому что платить за неё будут клиенты. Следовательно, нужно убрать избыточность там, где это можно. Например, использовать кабель с растягивающим усилием на 8 кН, а 4 кН от муфты до клиента. Вместо полноценного кросса-бокса у абонента используем розетку, а на узле можно установить кроссы не на 24 волокна, а на 32.

В-третьих, при проектировании следует закладывать процент проникновения в зависимости от местности. Если это современные дома с новыми жильцами, то можно заложить сразу 70%, а если старый частный сектор – то и 50% будет за глаза.
В-четвёртых, наилучшим вариантом будет использовать кабель не максимально волоконности, а несколько кабелей более маленькой. Ориентироваться нужно на кабель модульной конструкции. Это поможет значительно упростить сварку.
В-пятых, точка отвода абонентских кабелей от магистрального должна быть рассчитана максимум на 6-8 клиентов, иначе работать с такой точкой становится очень проблематично.

Теперь рассмотрим элементы сети более предметно.
Кросс для магистрального оптического кабеля. Это обычный 1U кросс на 24 или 32 волокна либо 2U на 48 волокон (если кабель 48-волоконный для ETTH):

Цена на такие изделия сильно разнится – можно найти и за 350 и за 500 рублей, поэтому придётся обзвонить множество поставщиков, ища, где подешевле.

Магистральный оптический кабель. Это обычно кабель с несущим элементов в виде стального троса модульной конструкции. Например, ИК/Т или ОПД. Так как кабель будет в основном проложен по столбам, 6кН вполне хватит. Какую марку выбрать, провайдер решает самостоятельно по результатам эксплуатации. С точки зрения применения они отличаются только названием:

Абонентский оптический кабель. Этот кабель будет идти от устройства коммутации до оптической розетки в доме абонента. Обычно он ограничен длиной 100 м. Для него можно взять менее прочный кабель с минимальным числом волокон. ОПЦ-4А-4кН вполне подойдёт.

Он достаточно прочен и одновременно достаточно лёгок для того, чтобы его можно было повесить на те же узлы крепления, что и магистральный кабель.
Абонентская оптическая розетка. Обычно оптическую линию оконечивают если не стоечным кроссом, то кросс-боксом. Стоимость таких боксов начинается от 150 рублей, хотя у абонента они излишни. Поэтому воспользуемся гораздо более дешёвой оптической розеткой следующего вида:

Стоит такая вещица около 30 рублей. За счёт того, что абонентская оптика у нас будет представлена тонким кабелем, а располагается розетка внутри помещения, проблем с креплением быть не должно.

Устройство коммутации. Оно может быть двух видов – либо тупиковая муфта со множеством отводов, либо муфта-кросс. Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки.

Тупиковая муфта. В случае выбора такой муфты нам в обязательном порядке нужен будет транзитный ввод (для магистрального кабеля) и несколько обычных вводов (для абонентского кабеля). Количество обычных патрубков зависит от того, на какой процент проникновения мы рассчитываем. Если процент будет низкий, то можно использовать муфту с 4-мя патрубками на 8 домов (50% проникновение), а если высокий – то с 6-ю прямыми вводами. Под заданные условия подходят муфты Муфта МТОК-Л6/108-1КТ3645-К, GJS-R 144 Core, MO FOSC – ТVS и другие.

Как в таких случаях происходит работа? Муфта вешается на столб, в неё помещается магистральный кабель, один из модулей которого рвётся. Волокна в этом модуле будет предназначены для этой и, возможно, следующей муфты (это зависит от того, какая муфта выбрана и сколько волокон в модуле кабеля). В случае появления клиента в зоне, обслуживаемой муфтой, сварщик снимает муфту со столба, заводит абонентский кабель в один из прямых патрубков и приваривает магистральное волокно к абонентскому. Далее муфта вешается обратно на столб. Такие действия повторяются до тех пор, пока не закончатся патрубки. Конечно же, с каждым разом управляться с такой муфтой становится сложнее.
Муфта-кросс. Данный тип муфты распространён гораздо меньше, чем предыдущий, но вполне доступе. Главное его отличие от рассмотренных муфт выше в наличии внутри самой муфты панели с оптическими разъёмами. Это позволяет при самой подвеске муфты сразу же оконечить магистральный кабель нужным количеством адаптеров. Наиболее широко применяемой муфтой такого типа является GJS-5002.

В этом случае алгоритм работы другой: магистральный кабель заводится в муфту, один из модулей рвётся. Его волокна оконечиваются пигтейлами, которые вставляются в оптические разъёмы на планке. При подключении клиента сварщик снимает муфту (либо не снимает, если кабель подготовлен заранее), заводить туда абонентский кабель, наваривает на него пигтейл и подключает через оптическую розетку к магистрали. Однако в случае с муфтой-кроссом абонентский кабель можно подготовить заранее, наварив на него пигтейл либо в офисе, либо в машине. Затем муфта открывается прямо на столбе (её «книжная» конструкция это позволяет) и кабель подключается к магистрали. Конечно же, предварительно нужно будет закрепить силовой элемент кабеля в зажиме. Но такой способ требует прямых рук и трезвых мыслей, ибо кабель с наваренным на него пигтейлом достаточно ломкая конструкция, а открывание муфты на столбе вообще из разряда акробатики.

Какой из способов выбрать, каждый решает сам в зависимости от времени, трудозатрат, кривизны рук сварщика и подобных вещей. В любом случае, палатка или машина для сварки будет совсем не лишней в обоих вариантах.

Осталось рассмотреть ещё один интересный момент схемы: использование кабеля меньшей волоконности после муфты. Рассмотрим небольшой пример: на улице у нас будет максимум 32 подключения с проникновением в 50%. Муфту мы возьмём с 4-мя патрубками, т.е. обслуживающую 8 домов. Таким образом, через 2 муфты 8 волокон у нас будут заняты клиентским сигналом. Следовательно, свободными останутся лишь 24. Так зачем же тащить кабель большей волоконности дальше, если его волокна всё равно не будет использоваться? Это реальный способ сэкономить на магистральном (линейном) кабеле. Увы, но способ этот не без недостатков ибо рассчитан на равномерное распределение клиентов по улице. А что делать, если клиенты сосредоточатся в каком-то одном месте? Придётся тянуть абонентский кабель от других муфт, теряя деньги на абонентских кабелях. Поэтому стоит подумать – а следует ли жадничать? Ну и конечно же, вместо муфт на первое время можно оставлять запасы оптики, потому что не известно – будут ли клиенты именно из этой группы домов.

В целом с оптической частью сети у нас получилась ситуация, когда её структура сильно зависит от факторов, которые трудно спрогнозировать: спроса, проникновения, плотности и подобных вещей.