eng
Выпуск #4/2015
Е.Гаскевич
АНАЛИЗ СЕГМЕНТА ВОЗДУШНОЙ СЕТИ FTTH для разного числа портов дроп-муфт
АНАЛИЗ СЕГМЕНТА ВОЗДУШНОЙ СЕТИ FTTH для разного числа портов дроп-муфт
Просмотры: 2762
Рассматриваются различные варианты построения сегмента воздушной сети FTTH/PON для короткого участка типичной улицы района городской застройки индивидуальными домами.
Постановка задачи, варианты решений
Для рассмотрения случайным образом выбран участок улицы г. Ростова-на-Дону с 50 домами. Предлагаем изучить варианты построения сети с применением дроп-муфт с четырьмя и восемью, исключительно с 12, исключительно с 16 и исключительно с 24 портами; для варианта с муфтами на четыре и восемь портов рассмотреть подвариант без переброса дроп-кабелей к соседним опорам; провести анализ по заполняемости деревьев PON для всех вариантов при изменении процента охвата абонентов подключениями. И, разумеется, рассмотреть различные технологии построения воздушных сетей, а также сравнить затраты на подключение абонентов для всех вариантов для технологии подвесных жгутов из навивных волоконно-оптических кабелей.
В дроп-муфты сети FTTH/PON района частной застройки экономически целесообразно устанавливать сплиттеры последнего каскада. Это объясняется тем, что с ростом мирового производства планарные сплиттеры существенно снизились в цене. Однако расположение сплиттеров в последнем перед абонентом узловом устройстве сети (дроп-муфте), особенно сплиттеров с большим количеством выходных портов, приводит к частичному заполнению деревьев PON. В данной работе рассматриваются дроп-муфты со сплиттерами 1 × 4.
Наиболее простой подход к построению распределительного сегмента основан на технологии "кабель-сварочная муфта". Для нее нет принципиальных ограничений в выборе типа дроп-кабеля. Недостатки этого подхода – необходимость укладки технологических запасов дроп-кабелей на опоре с муфтой и неудобное, затратное подключение абонентов, особенно если требуется их подключать поодиночке. Этот подход можно применять при небольшом количестве дроп-кабелей, подключаемых к одной муфте, например до четырех. Подключение производится в оптической автолаборатории или в палатке, что неэффективно для одиночных подключений.
Более "продвинутый" подход – дроп-муфта имеет оптические розетки, а дроп-кабели оконцованы разъемами со стороны подключения к муфте. Для сетей PON на участке абонентского подключения применяют разъемы и кабели на одно волокно. Запас дроп-кабелей на опоре не нужен. Тонкие кабели могут быть оконцованы стандартными разъемами в производственных условиях или разъемами быстрой оконцовки в полевых условиях. При этом стандартные оптические адаптеры находятся на кроссе внутри дроп-муфты, и доступ к ним возможен при открытии крышки муфты. Если поперечные размеры кабеля больше допустимых, то стандартные разъемы можно присоединить через переходной участок тонкого кабеля, но это нетехнологично. Для стандартных разъемов диаметр круглого кабеля не должен превышать 3,5 мм, а поперечные размеры кабеля с прямоугольным сечением должны быть меньше чем, например, 2 × 4 мм. Некоторые компании выпускают стандартные разъемы с модифицированным хвостовиком, к которым подключаются кабели диаметром до 5 мм, но это частное решение фирмы-производителя. На рынке есть достаточное предложение дроп-боксов азиатского производства для подключения тонких дроп-кабелей к внутреннему оптическому кроссу, но подавляющее большинство предложений не соответствует российским техническим требованиям, в частности, климатическим. Еще одна трудность данного подхода – дефицит предложения тонких кабелей, которые можно применять как подвесные дропы в российских климатических условиях и которые можно оконцевать стандартными разъемами. Из азиатских можно применять кабель с отделяемым несущим элементом – стальной проволокой. После отделения остается оптическая часть с размерами сечения 2 × 3 мм – стандартными для коннекторов быстрой оконцовки азиатского производства. Но эти кабели не допустимо подвешивать на опоры 0,4 кВ в пролетах под силовыми проводами, это запрещают российские ПУЭ. Диэлектрические тонкие кабели недостаточно прочны для подвеса в типовом пролете ВЛ 0,4 кВ длиной 40 м. Тонкие диэлектрические кабели, упрочненные арамидными волокнами, сложны в производстве и дороги.
Другая технология – дроп-муфты имеют внешние герметичные порты для оптических герморазъемов [1]. Оптические герморазъемы имеют прочный корпус и хвостовик и их можно присоединять к самонесущим диэлектрическим кабелям стандартных размеров, которые допустимо подвешивать в пролетах ВЛ 0,4 кВ. Подключение дропов к муфте не сопровождается ее открытием, достаточно вывинтить заглушку и вставить герморазъем. Пионеры этого подхода – компании Corning (разъемы OptiTap) и TE Connectivity (разъемы DLX) – производят свою продукцию по собственным стандартам. Основной недостаток состоит в том, что герморазъемы поставляются только в составе оконцованных ими дроп-кабелей компаний-держателей патентных прав на разъем или по лицензии. Цена не всегда приемлема. Ожидается появление установочных комплектов на азиатском рынке, но это не будет стандартным решением. Каждый производитель предложит свою конструкцию разъем-адаптер. Проблема усугубляется тем, что для кварталов существующей частной застройки стадия подключений абонентов отделена от стадии капитального строительства значительным периодом времени, и применение нестандартных разъемов может привести к невозможности расширения процента подключений и обслуживания, если производитель разъемов по каким-либо причинам через несколько лет свернет производство герморазъемов. Несмотря на эти проблемы, технология дроп-узлов с внешними оптическими герморазъемами имеет перспективное будущее в случае стандартизации и открытой лицензии на ту или иную конструкцию.
Решает проблему применения тонких кабелей и одновременно подвеса их в пролетах ВЛ вдоль улиц кварталов частной застройки технология подвесных жгутов из навивных волоконно-оптических кабелей [2]. Дроп-кабели для этой технологии – это навивные тонкие кабели, которые оконцовываются напрямую стандартными оптическими разъемами, в пролетах ВЛ навиваются навивочной машинкой [3] на жгут с прочным несущим элементом ОКСН или диэлектрическим тросом и подвешиваются к домам от жгута как самонесущие [4]. На участке жгут-дом кабели защищают от недопустимого натяжения, применяя зажим с пружиной на стороне дома [5]. Кроме применения тонких недорогих кабелей и стандартных разъемов, данная технология имеет еще одно важное преимущество: на жгут, а значит и в пролет, можно подвесить большое число кабелей, например восемь или 12, и это будет выглядеть как один кабель, а прочность жгута позволяет противостоять воздействию ветвей зеленых насаждений под ВЛ. В частности, рекомендация Мининформсвязи от 19.04.2006 № 47 "Об утверждении Правил применения оптических кабелей связи, пассивных оптических устройств и устройств для сварки оптических волокон" применять для подвески на опоры ВЛ кабели с максимально допустимой растягивающей нагрузкой не ниже 3 кН здесь выполняется.
Рассмотрим варианты построения FTTH сегмента доступа, реализованные именно на этой технологии (хотя результаты можно качественно применить и для технологии дропов с герморазъемами для вариантов с дроп-муфтами на количество портов до 12).
Описание участка улицы
Улица находится в центре микрорайона с регулярной линейной застройкой частными домами, произведенной по стандартам советского периода. Ширина улицы 10 м, расстояние между границами участков 15 м, площадь участков 450 м2 (4,5 соток). На улице находится один ряд опор ВЛ 0,4 кВ электропитания домов обеих сторон улицы (рис.1). На этих же опорах на высоте 7 м крепятся фонари уличного освещения, а на высоте 6 м подвешены провода РСВО (в прошлом РТС). Все остальные инженерные коммуникации, включая абонентские телефонные кабели, находятся под землей.
На улице много деревьев (рис.2). Уровни ниже проводов РСВО перекрываются ветвями деревьев и без их обрезки кабели подвешивать невозможно. Выше проводов РСВО и ниже фонарей можно подвесить ограниченное количество кабелей в области, по вертикали ограниченной 60 см. Опоры ВЛ 0,4 кВ расположены через 35–42 м и питают от двух до шести домов. Никаких других кабелей и проводов, кроме проводов электропитания, освещения и РСВО, на опорах нет (рис.3). Выбранный участок улицы содержит 48 домов и имеет длину 390 м. К интернету дома подключены частично по телефонной витой паре по технологии ADSL (2–10 Мбит/с) или к мобильным сетям. На улице много дорогих автомобилей, а на домах установлены приемные антенны спутникового ТВ. Это указывает на высокие финансовые возможности потенциальных абонентов и их потребность в широкополосном подключении к интернету. Осмотр панорамных фотографий других улиц показал, что выбранная улица типична для большинства микрорайонов частной застройки г. Ростова-на-Дону.
Модельное проектирование сети
Эскизное проектирование расположения дроп-муфт, которые шлейфом обходят распределительный ОКСН, и трасс дроп-кабелей проведено для пяти вариантов.
Дроп-муфты на четыре и восемь портов на каждой опоре; дроп-кабели подключаются к домам от ближайшей опоры напрямую. Расположено 11 дроп-муфт с реальным количеством подключений на каждую от двух до шести при 100%-ном охвате.
Дроп-муфты на четыре и восемь портов; дроп-кабели подключаются к домам от ближайшей и от соседних опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено семь дроп-муфт с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате четырех или восьми, что оптимально для сети PON (рис.4).
Дроп-муфты на 12 портов; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено четыре дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 12, что оптимально для сети PON.
Дроп-муфты на 16 портов; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено три дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 16, что оптимально для сети PON.
Дроп-муфты на 24 порта; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено две дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 24, что оптимально для сети PON.
Результаты анализа данных проектирования представлены на рис.5–12. Результаты на рис.5–10 рассчитаны для 100%-ного охвата абонентов подключениями. Из рис.5–10 видно, что при увеличении количества портов в дроп-муфтах практически линейно уменьшается количество дроп-муфт и количество подключений напрямую от опоры с муфтой, при этом увеличивается средняя длина дроп-кабелей, максимальное количество дропов, находящихся вместе (навитых на жгут) в одном из пролетов, и средняя длина дроп-кабеля в пролете (длина навивки) в расчете на дом. Для варианта применения муфт на восемь портов и переброса (вариант 2) количество перебрасываемых вдоль улицы кабелей составляет 30% от всех дропов, а в пролете будет не больше, чем три дроп-кабеля. Можно использовать отдельно подвешиваемые дроп-кабели в пролеты ВЛ. Максимальная длина дропов 150 м. Следует отметить, что бухта навивного дропа длиной 150 м весит 1,2 кг и более чем в два раза меньше допустимой для установки в компактную навивочную машинку. Для случая дроп-муфт на 24 порта относительно большая доля дропов перебрасывается на два и на три пролета (16 на два и четыре на три из 48).
Рис.11 и 12 показывают процент использования дерева PON в зависимости от процента охвата абонентов и количества портов в дроп-муфтах, в предположении, что предыдущие каскады сплиттеров заполнены на 100%. Эти диаграммы дают очень важные результаты. Видно, что если нет перебросов дроп-кабелей от опор с дроп-муфтами к соседним опорам, то заполнение деревьев PON неудовлетворительно. В частности, при 50% охвата абонентов заполнение PON для случая без перебросов дропов вдоль улицы составляет около 50%, а при 30% охвата – меньше чем 40%. Даже при 100% охвата заполнение для этого случая не превышает 67%. При наличии перебросов и при увеличении количества портов в дроп-муфтах заполнение растет. Например, при количестве портов 16 заполнение не хуже, чем 75% при 30% охвата, и не хуже, чем 85% при 50% охвата. Для данной модели в дроп-муфтах устанавливаются сплиттеры 1 х 4. Если устанавливать сплиттеры 1 х 8, картина по загруженности резко ухудшится для случаев дроп-муфт с восемью портами. Так, для муфт на восемь портов при отсутствии перебросов деревья заполнены наполовину при 100% охвата и менее, чем на 20% при охвате 30%. И даже с перебросами картина неудовлетворительна. Заполнение существенно улучшается, если восьмипортовые муфты со сплиттерами 1 × 8 устанавливают по схеме расстановки 16-портовых, например, если по плану сеть имеет максимальный охват 50%. В данном примере при установке на сегменте трех восьмипортовых муфт со сплиттерами 1 × 8 максимально возможный охват составляет 50%, и при этом деревья заполнены почти полностью. При охвате 30% заполнение – около 60%.
Анализ стоимости
Анализ стоимости был проведен без учета расходов, одинаковых для всех случаев. По материалам учитывались: стоимость дроп-муфт (без учета стоимости сплиттеров 1 × 4), креплений муфт, технологического запаса кабеля с крестовиной, разницы анкерного крепления и поддерживающего крепления кабеля на опорах с муфтами, части навивного дроп-кабеля для монтажа в пролеты ВЛ с креплениями. Не учитывались: стоимость распределительного кабеля с креплениями, участка дроп-кабеля от опоры к дому с креплениями, материалов проводки по дому и ввода в дом, оптической абонентской розетки и других общих для всех случаев материалов. По монтажным работам учитывались: затраты на монтаж муфт со сварками ОВ и монтажом крестовины (5000 рублей/муфта), разность в затратах на анкерный монтаж кабеля по сравнению с поддерживающим (500 руб./муфта), затраты на монтаж дропов в пролетах ВЛ навивкой (1000 руб./пролет). При этом оказалось, что для принятых расценок на монтаж стоимость материалов – муфт без сплиттеров, арматуры и дроп-кабеля для пролетов ВЛ – приблизительно равна стоимости монтажа. На рис.13–16 показана переменная доля стоимости в рублях в расчете на подключенного абонента (на рис.13 – подготовленного к подключению).
Рис.13 показывает снижение стоимости подготовки к подключениям при увеличении количества портов в дроп-муфтах и при соответствующем снижении их количества. Этот результат очевидный. Следует отметить, что при применении дроп-муфт на 16–24 порта (варианты 4, 5) инвестиции на каждого потенциального абонента ниже на 1500 руб., чем для случая подключения абонентов дропами без перебросов вдоль улицы (вариант 1). При 100%-ном подключении затраты на сеть в расчете на абонента практически одинаковы для случаев дроп-муфт на восемь, 12 и 16 портов и перебросом дроп-кабелей (варианты 2–4) и на 500 руб. выше для случаев дроп-муфт на четыре-восемь портов без перебросов и для дроп-муфт на 24 порта (варианты 1, 5). Наиболее интересно рассмотрение рис.15 и 16. Оно показывает, что наиболее эффективным при частичном охвате абонентов подключениями является применение дроп муфт на 16 портов (вариант 4). Варианты 2, 3, 5 отличаются от варианта 4 незначительно, а вариант 1 (без перебросов) выше по стоимости оптимального, 4-го варианта, на 2000 руб. при 50% охвата, и на 4200 руб. при 30% охвата. Это довольно много.
Выводы
Простым подходом при построении воздушных сетей FTTH представляется установка дроп-муфт с крестовинами технологического запаса кабелей на каждой опоре, возле которой есть дома, и подключение домов дроп-кабелями от опоры к дому напрямую без перебросов по опорам ВЛ вдоль улицы. Это портит внешний вид улиц. При этом можно использовать тонкие дроп-кабели без особых технологий или кабели с металлическим отделяемым несущим элементом без нарушения ПУЭ, оконцованные стандартными разъемами, и, соответственно, дроп-муфты с внутренним оптическим кроссом. Однако при этом деревья PON окажутся незаполненными, в частности, при 50% охвата абонентов подключениями деревья PON будут заполнены наполовину при применении в дроп-муфтах сплиттеров 1 × 4 и не более, чем на 30% для сплиттеров 1 × 8. Экономика подключения этого варианта существенно хуже, чем для вариантов с перебросами дропов вдоль улиц к соседним опорам, в частности, при 50%-ном охвате стоимость подключения на 2000 руб. больше, чем для оптимального варианта (без учета потерь от незаполненности деревьев PON).
Варианты с перебросами дропов вдоль улиц требуют применения прочных самонесущих кабелей и, соответственно, или сварок, или герморазъемов на дроп-кабелях и в дроп-муфтах, или тонких дроп-кабелей, присоединяемых (навиваемых) к прочному несущему элементу. Причем для технологий "кабель-сварочная муфта" или дроп-муфт с гермопортами технологически следует ограничиться восемью дропами в расчете на муфту, а это менее эффективно с точки зрения начальных вложений на подготовку к подключениям, загруженности деревьев PON и стоимости сети в расчете на подключенного абонента при малом проценте подключений.
Наиболее эффективным с разных точек рассмотрения представляется применение тонких навивных дропов, оконцованных стандартными разъемами (FC/APC) и дроп-муфт с внутренним кроссом из стандартных адаптеров с количеством портов 12 или 16 (16 предпочтительнее). Несущим элементом для навивных дропов будет служить распределительный самонесущий кабель, обходящий шлейфом дроп-муфты, или недорогой диэлектрический трос. Технология навивных кабельных волоконно-оптических жгутов очень гибка, в частности, можно добавлять дроп-муфты, навивая на жгут к ним тонкий распределительный кабель (в реализации навивочной машинки FTTH ЗАО "Тералинк" до 350 м). При навивке на жгут количество дропов в пролете ограничивается достаточно большим числом (можно навить более, чем 12) и при этом нужно место на опорах для подвеса лишь одного кабеля. При появлении на рынке стандартизованных герморазъемов в виде комплектов для оконцовки тонкие навивные кабели можно совместить с технологией герморазъемов. Это лишь увеличит эффективность технологии подвесных жгутов из навивных оптических кабелей.
ЛИТЕРАТУРА
Гаскевич Е.Б., Петренко И.И. Современные технологии строительства воздушных FTTH-сетей в районах частной жилой застройки //Первая миля. 2012. № 3.
Гаскевич Е.Б. Компактные и воздушные кабельные системы FTTH // Первая миля. 2013. № 1.
Гаскевич Е.Б. Навивочная машина для навивки волоконно-оптического кабеля. – RU Патент 151100, 28 Июль 2014.
Гаскевич Е.Б. Устройство отвода навивного оптического кабеля от несущего элемента или жгута – RU Патент 143787, 25 Ноябрь 2013.
Гаскевич Е.Б., Петренко И.И. Арматура крепления навивных оптических кабелей на участке свободного подвеса. – RU Патент 142319, 25 Ноябрь 2013.
Для рассмотрения случайным образом выбран участок улицы г. Ростова-на-Дону с 50 домами. Предлагаем изучить варианты построения сети с применением дроп-муфт с четырьмя и восемью, исключительно с 12, исключительно с 16 и исключительно с 24 портами; для варианта с муфтами на четыре и восемь портов рассмотреть подвариант без переброса дроп-кабелей к соседним опорам; провести анализ по заполняемости деревьев PON для всех вариантов при изменении процента охвата абонентов подключениями. И, разумеется, рассмотреть различные технологии построения воздушных сетей, а также сравнить затраты на подключение абонентов для всех вариантов для технологии подвесных жгутов из навивных волоконно-оптических кабелей.
В дроп-муфты сети FTTH/PON района частной застройки экономически целесообразно устанавливать сплиттеры последнего каскада. Это объясняется тем, что с ростом мирового производства планарные сплиттеры существенно снизились в цене. Однако расположение сплиттеров в последнем перед абонентом узловом устройстве сети (дроп-муфте), особенно сплиттеров с большим количеством выходных портов, приводит к частичному заполнению деревьев PON. В данной работе рассматриваются дроп-муфты со сплиттерами 1 × 4.
Наиболее простой подход к построению распределительного сегмента основан на технологии "кабель-сварочная муфта". Для нее нет принципиальных ограничений в выборе типа дроп-кабеля. Недостатки этого подхода – необходимость укладки технологических запасов дроп-кабелей на опоре с муфтой и неудобное, затратное подключение абонентов, особенно если требуется их подключать поодиночке. Этот подход можно применять при небольшом количестве дроп-кабелей, подключаемых к одной муфте, например до четырех. Подключение производится в оптической автолаборатории или в палатке, что неэффективно для одиночных подключений.
Более "продвинутый" подход – дроп-муфта имеет оптические розетки, а дроп-кабели оконцованы разъемами со стороны подключения к муфте. Для сетей PON на участке абонентского подключения применяют разъемы и кабели на одно волокно. Запас дроп-кабелей на опоре не нужен. Тонкие кабели могут быть оконцованы стандартными разъемами в производственных условиях или разъемами быстрой оконцовки в полевых условиях. При этом стандартные оптические адаптеры находятся на кроссе внутри дроп-муфты, и доступ к ним возможен при открытии крышки муфты. Если поперечные размеры кабеля больше допустимых, то стандартные разъемы можно присоединить через переходной участок тонкого кабеля, но это нетехнологично. Для стандартных разъемов диаметр круглого кабеля не должен превышать 3,5 мм, а поперечные размеры кабеля с прямоугольным сечением должны быть меньше чем, например, 2 × 4 мм. Некоторые компании выпускают стандартные разъемы с модифицированным хвостовиком, к которым подключаются кабели диаметром до 5 мм, но это частное решение фирмы-производителя. На рынке есть достаточное предложение дроп-боксов азиатского производства для подключения тонких дроп-кабелей к внутреннему оптическому кроссу, но подавляющее большинство предложений не соответствует российским техническим требованиям, в частности, климатическим. Еще одна трудность данного подхода – дефицит предложения тонких кабелей, которые можно применять как подвесные дропы в российских климатических условиях и которые можно оконцевать стандартными разъемами. Из азиатских можно применять кабель с отделяемым несущим элементом – стальной проволокой. После отделения остается оптическая часть с размерами сечения 2 × 3 мм – стандартными для коннекторов быстрой оконцовки азиатского производства. Но эти кабели не допустимо подвешивать на опоры 0,4 кВ в пролетах под силовыми проводами, это запрещают российские ПУЭ. Диэлектрические тонкие кабели недостаточно прочны для подвеса в типовом пролете ВЛ 0,4 кВ длиной 40 м. Тонкие диэлектрические кабели, упрочненные арамидными волокнами, сложны в производстве и дороги.
Другая технология – дроп-муфты имеют внешние герметичные порты для оптических герморазъемов [1]. Оптические герморазъемы имеют прочный корпус и хвостовик и их можно присоединять к самонесущим диэлектрическим кабелям стандартных размеров, которые допустимо подвешивать в пролетах ВЛ 0,4 кВ. Подключение дропов к муфте не сопровождается ее открытием, достаточно вывинтить заглушку и вставить герморазъем. Пионеры этого подхода – компании Corning (разъемы OptiTap) и TE Connectivity (разъемы DLX) – производят свою продукцию по собственным стандартам. Основной недостаток состоит в том, что герморазъемы поставляются только в составе оконцованных ими дроп-кабелей компаний-держателей патентных прав на разъем или по лицензии. Цена не всегда приемлема. Ожидается появление установочных комплектов на азиатском рынке, но это не будет стандартным решением. Каждый производитель предложит свою конструкцию разъем-адаптер. Проблема усугубляется тем, что для кварталов существующей частной застройки стадия подключений абонентов отделена от стадии капитального строительства значительным периодом времени, и применение нестандартных разъемов может привести к невозможности расширения процента подключений и обслуживания, если производитель разъемов по каким-либо причинам через несколько лет свернет производство герморазъемов. Несмотря на эти проблемы, технология дроп-узлов с внешними оптическими герморазъемами имеет перспективное будущее в случае стандартизации и открытой лицензии на ту или иную конструкцию.
Решает проблему применения тонких кабелей и одновременно подвеса их в пролетах ВЛ вдоль улиц кварталов частной застройки технология подвесных жгутов из навивных волоконно-оптических кабелей [2]. Дроп-кабели для этой технологии – это навивные тонкие кабели, которые оконцовываются напрямую стандартными оптическими разъемами, в пролетах ВЛ навиваются навивочной машинкой [3] на жгут с прочным несущим элементом ОКСН или диэлектрическим тросом и подвешиваются к домам от жгута как самонесущие [4]. На участке жгут-дом кабели защищают от недопустимого натяжения, применяя зажим с пружиной на стороне дома [5]. Кроме применения тонких недорогих кабелей и стандартных разъемов, данная технология имеет еще одно важное преимущество: на жгут, а значит и в пролет, можно подвесить большое число кабелей, например восемь или 12, и это будет выглядеть как один кабель, а прочность жгута позволяет противостоять воздействию ветвей зеленых насаждений под ВЛ. В частности, рекомендация Мининформсвязи от 19.04.2006 № 47 "Об утверждении Правил применения оптических кабелей связи, пассивных оптических устройств и устройств для сварки оптических волокон" применять для подвески на опоры ВЛ кабели с максимально допустимой растягивающей нагрузкой не ниже 3 кН здесь выполняется.
Рассмотрим варианты построения FTTH сегмента доступа, реализованные именно на этой технологии (хотя результаты можно качественно применить и для технологии дропов с герморазъемами для вариантов с дроп-муфтами на количество портов до 12).
Описание участка улицы
Улица находится в центре микрорайона с регулярной линейной застройкой частными домами, произведенной по стандартам советского периода. Ширина улицы 10 м, расстояние между границами участков 15 м, площадь участков 450 м2 (4,5 соток). На улице находится один ряд опор ВЛ 0,4 кВ электропитания домов обеих сторон улицы (рис.1). На этих же опорах на высоте 7 м крепятся фонари уличного освещения, а на высоте 6 м подвешены провода РСВО (в прошлом РТС). Все остальные инженерные коммуникации, включая абонентские телефонные кабели, находятся под землей.
На улице много деревьев (рис.2). Уровни ниже проводов РСВО перекрываются ветвями деревьев и без их обрезки кабели подвешивать невозможно. Выше проводов РСВО и ниже фонарей можно подвесить ограниченное количество кабелей в области, по вертикали ограниченной 60 см. Опоры ВЛ 0,4 кВ расположены через 35–42 м и питают от двух до шести домов. Никаких других кабелей и проводов, кроме проводов электропитания, освещения и РСВО, на опорах нет (рис.3). Выбранный участок улицы содержит 48 домов и имеет длину 390 м. К интернету дома подключены частично по телефонной витой паре по технологии ADSL (2–10 Мбит/с) или к мобильным сетям. На улице много дорогих автомобилей, а на домах установлены приемные антенны спутникового ТВ. Это указывает на высокие финансовые возможности потенциальных абонентов и их потребность в широкополосном подключении к интернету. Осмотр панорамных фотографий других улиц показал, что выбранная улица типична для большинства микрорайонов частной застройки г. Ростова-на-Дону.
Модельное проектирование сети
Эскизное проектирование расположения дроп-муфт, которые шлейфом обходят распределительный ОКСН, и трасс дроп-кабелей проведено для пяти вариантов.
Дроп-муфты на четыре и восемь портов на каждой опоре; дроп-кабели подключаются к домам от ближайшей опоры напрямую. Расположено 11 дроп-муфт с реальным количеством подключений на каждую от двух до шести при 100%-ном охвате.
Дроп-муфты на четыре и восемь портов; дроп-кабели подключаются к домам от ближайшей и от соседних опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено семь дроп-муфт с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате четырех или восьми, что оптимально для сети PON (рис.4).
Дроп-муфты на 12 портов; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено четыре дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 12, что оптимально для сети PON.
Дроп-муфты на 16 портов; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено три дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 16, что оптимально для сети PON.
Дроп-муфты на 24 порта; дроп-кабели подключаются к домам непосредственно от опоры с дроп-муфтой и от других опор с перебросом по опорам ВЛ вдоль улицы. Расположено две дроп-муфты с количеством подключений на каждую при 100%-ном охвате 24, что оптимально для сети PON.
Результаты анализа данных проектирования представлены на рис.5–12. Результаты на рис.5–10 рассчитаны для 100%-ного охвата абонентов подключениями. Из рис.5–10 видно, что при увеличении количества портов в дроп-муфтах практически линейно уменьшается количество дроп-муфт и количество подключений напрямую от опоры с муфтой, при этом увеличивается средняя длина дроп-кабелей, максимальное количество дропов, находящихся вместе (навитых на жгут) в одном из пролетов, и средняя длина дроп-кабеля в пролете (длина навивки) в расчете на дом. Для варианта применения муфт на восемь портов и переброса (вариант 2) количество перебрасываемых вдоль улицы кабелей составляет 30% от всех дропов, а в пролете будет не больше, чем три дроп-кабеля. Можно использовать отдельно подвешиваемые дроп-кабели в пролеты ВЛ. Максимальная длина дропов 150 м. Следует отметить, что бухта навивного дропа длиной 150 м весит 1,2 кг и более чем в два раза меньше допустимой для установки в компактную навивочную машинку. Для случая дроп-муфт на 24 порта относительно большая доля дропов перебрасывается на два и на три пролета (16 на два и четыре на три из 48).
Рис.11 и 12 показывают процент использования дерева PON в зависимости от процента охвата абонентов и количества портов в дроп-муфтах, в предположении, что предыдущие каскады сплиттеров заполнены на 100%. Эти диаграммы дают очень важные результаты. Видно, что если нет перебросов дроп-кабелей от опор с дроп-муфтами к соседним опорам, то заполнение деревьев PON неудовлетворительно. В частности, при 50% охвата абонентов заполнение PON для случая без перебросов дропов вдоль улицы составляет около 50%, а при 30% охвата – меньше чем 40%. Даже при 100% охвата заполнение для этого случая не превышает 67%. При наличии перебросов и при увеличении количества портов в дроп-муфтах заполнение растет. Например, при количестве портов 16 заполнение не хуже, чем 75% при 30% охвата, и не хуже, чем 85% при 50% охвата. Для данной модели в дроп-муфтах устанавливаются сплиттеры 1 х 4. Если устанавливать сплиттеры 1 х 8, картина по загруженности резко ухудшится для случаев дроп-муфт с восемью портами. Так, для муфт на восемь портов при отсутствии перебросов деревья заполнены наполовину при 100% охвата и менее, чем на 20% при охвате 30%. И даже с перебросами картина неудовлетворительна. Заполнение существенно улучшается, если восьмипортовые муфты со сплиттерами 1 × 8 устанавливают по схеме расстановки 16-портовых, например, если по плану сеть имеет максимальный охват 50%. В данном примере при установке на сегменте трех восьмипортовых муфт со сплиттерами 1 × 8 максимально возможный охват составляет 50%, и при этом деревья заполнены почти полностью. При охвате 30% заполнение – около 60%.
Анализ стоимости
Анализ стоимости был проведен без учета расходов, одинаковых для всех случаев. По материалам учитывались: стоимость дроп-муфт (без учета стоимости сплиттеров 1 × 4), креплений муфт, технологического запаса кабеля с крестовиной, разницы анкерного крепления и поддерживающего крепления кабеля на опорах с муфтами, части навивного дроп-кабеля для монтажа в пролеты ВЛ с креплениями. Не учитывались: стоимость распределительного кабеля с креплениями, участка дроп-кабеля от опоры к дому с креплениями, материалов проводки по дому и ввода в дом, оптической абонентской розетки и других общих для всех случаев материалов. По монтажным работам учитывались: затраты на монтаж муфт со сварками ОВ и монтажом крестовины (5000 рублей/муфта), разность в затратах на анкерный монтаж кабеля по сравнению с поддерживающим (500 руб./муфта), затраты на монтаж дропов в пролетах ВЛ навивкой (1000 руб./пролет). При этом оказалось, что для принятых расценок на монтаж стоимость материалов – муфт без сплиттеров, арматуры и дроп-кабеля для пролетов ВЛ – приблизительно равна стоимости монтажа. На рис.13–16 показана переменная доля стоимости в рублях в расчете на подключенного абонента (на рис.13 – подготовленного к подключению).
Рис.13 показывает снижение стоимости подготовки к подключениям при увеличении количества портов в дроп-муфтах и при соответствующем снижении их количества. Этот результат очевидный. Следует отметить, что при применении дроп-муфт на 16–24 порта (варианты 4, 5) инвестиции на каждого потенциального абонента ниже на 1500 руб., чем для случая подключения абонентов дропами без перебросов вдоль улицы (вариант 1). При 100%-ном подключении затраты на сеть в расчете на абонента практически одинаковы для случаев дроп-муфт на восемь, 12 и 16 портов и перебросом дроп-кабелей (варианты 2–4) и на 500 руб. выше для случаев дроп-муфт на четыре-восемь портов без перебросов и для дроп-муфт на 24 порта (варианты 1, 5). Наиболее интересно рассмотрение рис.15 и 16. Оно показывает, что наиболее эффективным при частичном охвате абонентов подключениями является применение дроп муфт на 16 портов (вариант 4). Варианты 2, 3, 5 отличаются от варианта 4 незначительно, а вариант 1 (без перебросов) выше по стоимости оптимального, 4-го варианта, на 2000 руб. при 50% охвата, и на 4200 руб. при 30% охвата. Это довольно много.
Выводы
Простым подходом при построении воздушных сетей FTTH представляется установка дроп-муфт с крестовинами технологического запаса кабелей на каждой опоре, возле которой есть дома, и подключение домов дроп-кабелями от опоры к дому напрямую без перебросов по опорам ВЛ вдоль улицы. Это портит внешний вид улиц. При этом можно использовать тонкие дроп-кабели без особых технологий или кабели с металлическим отделяемым несущим элементом без нарушения ПУЭ, оконцованные стандартными разъемами, и, соответственно, дроп-муфты с внутренним оптическим кроссом. Однако при этом деревья PON окажутся незаполненными, в частности, при 50% охвата абонентов подключениями деревья PON будут заполнены наполовину при применении в дроп-муфтах сплиттеров 1 × 4 и не более, чем на 30% для сплиттеров 1 × 8. Экономика подключения этого варианта существенно хуже, чем для вариантов с перебросами дропов вдоль улиц к соседним опорам, в частности, при 50%-ном охвате стоимость подключения на 2000 руб. больше, чем для оптимального варианта (без учета потерь от незаполненности деревьев PON).
Варианты с перебросами дропов вдоль улиц требуют применения прочных самонесущих кабелей и, соответственно, или сварок, или герморазъемов на дроп-кабелях и в дроп-муфтах, или тонких дроп-кабелей, присоединяемых (навиваемых) к прочному несущему элементу. Причем для технологий "кабель-сварочная муфта" или дроп-муфт с гермопортами технологически следует ограничиться восемью дропами в расчете на муфту, а это менее эффективно с точки зрения начальных вложений на подготовку к подключениям, загруженности деревьев PON и стоимости сети в расчете на подключенного абонента при малом проценте подключений.
Наиболее эффективным с разных точек рассмотрения представляется применение тонких навивных дропов, оконцованных стандартными разъемами (FC/APC) и дроп-муфт с внутренним кроссом из стандартных адаптеров с количеством портов 12 или 16 (16 предпочтительнее). Несущим элементом для навивных дропов будет служить распределительный самонесущий кабель, обходящий шлейфом дроп-муфты, или недорогой диэлектрический трос. Технология навивных кабельных волоконно-оптических жгутов очень гибка, в частности, можно добавлять дроп-муфты, навивая на жгут к ним тонкий распределительный кабель (в реализации навивочной машинки FTTH ЗАО "Тералинк" до 350 м). При навивке на жгут количество дропов в пролете ограничивается достаточно большим числом (можно навить более, чем 12) и при этом нужно место на опорах для подвеса лишь одного кабеля. При появлении на рынке стандартизованных герморазъемов в виде комплектов для оконцовки тонкие навивные кабели можно совместить с технологией герморазъемов. Это лишь увеличит эффективность технологии подвесных жгутов из навивных оптических кабелей.
ЛИТЕРАТУРА
Гаскевич Е.Б., Петренко И.И. Современные технологии строительства воздушных FTTH-сетей в районах частной жилой застройки //Первая миля. 2012. № 3.
Гаскевич Е.Б. Компактные и воздушные кабельные системы FTTH // Первая миля. 2013. № 1.
Гаскевич Е.Б. Навивочная машина для навивки волоконно-оптического кабеля. – RU Патент 151100, 28 Июль 2014.
Гаскевич Е.Б. Устройство отвода навивного оптического кабеля от несущего элемента или жгута – RU Патент 143787, 25 Ноябрь 2013.
Гаскевич Е.Б., Петренко И.И. Арматура крепления навивных оптических кабелей на участке свободного подвеса. – RU Патент 142319, 25 Ноябрь 2013.
Отзывы читателей
