Оптический кабель для распределительного участка

Лекция 8. Линейно-кабельные сооружения FTTH PON

Структурная схема оптической сети доступа

Структурная схема оптической сети доступа показана на рисунке 8.1. В данном случае приведен вариант для случая городской застройки с многоквартирными зданиями. При этом сплиттер размещается в оптическом распределительном шкафе в здании абонентов. В общем случае, спилттер может размещаться как в уличном телекоммуникационном шкафе, так и в оптических муфтах в случае построения сети в коттеджном поселке.

Рисунок 8.1 – Схема оптической сети доступа FTTH PON.

 

Можно выделить три основные участка оптической сети доступа:

- станционный участок, включающий оборудование оптического линейного терминала (OLT) и оптический кросс высокой плотности ODF, смонтированные на узле оператора;

- линейный участок, представляющий собой совокупность волоконно-оптического кабеля (ОК), оптических распределительных шкафов (ОРШ), оптических разветвительных коробок (ОРК), этажных ответвителей (ЭО), оптических сплиттеров, коннекторов и соединителей, располагающихся между станционным и абонентским участками (участок между ODF и ОРК, см. рис. 8.1);

- абонентский участок, представляющий собой абонентскую разводку от элементов распределительных устройств до оптической розетки и активного оборудования ONT в квартире абонента или до группового сетевого узла MDU, смонтированного в офисе корпоративного клиента (участок между ОРК - ONT, см. рис. 8.1).

 

Станционный участок

OLT располагается в помещении АТС, район обслуживания которой определяет зону охвата PON. Оборудование OLT, связывает оконечное оборудование абонентов с сетью Интернет и другими источниками услуг по передаче голоса, данных и видео (услуга Triple Play). Оптические порты OLT c  PON интерфейсом подключаются к ODF с помощью оптических патч-кордов или оконцованных микрокабелей. ODF предназначен для распределения ОК по направлениям, перекроссировки и соединения со станционным ОК. В случае использования на PON двухкаскадной схемы размещения сплиттеров, первый каскад с малым коэффициентом ветвления (1:2, 1:4) следует устанавливать непосредственно в ODF с целью экономии станционных портов.

Рекомендуется использовать ODF модульного типа с возможностью наращивания емкости кросса при росте абонентской базы.

 Основными критериями при выборе типа ODF являются:

- компактность оборудования;

- удобство выкладки и кроссировки кабеля;

- большое количество и высокая плотность портов.

Линейный участок

Линейный участок состоит из: магистрального участка от ODF до ОРШ и распределительного участка от ОРШ до ОРК.

Варианты реализации линейного участка будут определяться особенностью территориального размещения абонентов. Так, например, для района плотной застройки с многоквартирными домами применяется однокаскадная схема включения сплиттера, который располагается в ОРШ, находящемся непосредственно в здании. Линейный участок в коттеджных поселках может быть реализован с использованием каскадного включения сплиттеров, размещаемых в оптических муфтах с коммутационными панелями (топология “дерево”).

Задача магистрального участка подвести необходимого количества волокон к сконцентрированной группе абонентов с учетом топологии и емкости кабельной канализации или существующей инфраструктуры сетей освещения и др.

Магистральный участок может оканчивается уличным шкафом с установкой сплиттера, подъездным ОРШ со сплиттером или специальной механической оптической муфтой с облегченным доступом к ОВ и возможность размещения сплиттеров и коммутационных панелей (например для коттеджных поселков).

Реализация магистрального участка определяется особенностями подключаемых к магистрали зданий (высотные или малоэтажные), особенностей городской застройки (жилые кварталы, офисы), возможностей по прокладке ОК по территории и размещению оборудования непосредственно в этих зданиях.

Для прокладки на магистральном участке PON района многоэтажной застройки должен использоваться ОК большой емкости с многомодульной структурой. Использование модульной конструкции позволяет осуществлять подключения к одной магистрали несколько близко расположенных зданий последовательным размещением оптических муфт, в которых отдельный модуль ответвляется на здание, а остальные модули проходят транзитом, не разрезаясь. Такой способ прокладки позволяет исключить дополнительные сварки и снизить общую стоимость монтажных работ.

Общий принцип определения количества требуемых ОВ на одно здание – одно ОВ на каждые N квартир (без учета резерва), где N соответствует количеству портов используемых оптических сплиттеров или максимальному коэффициенту ветвления PON интерфейсов OLT, в зависимости от требований к полосе пропускания для каждого абонента. Наличие в жилом доме офисного помещения с отдельным входом должно приниматься за одну квартиру.

В районе многоэтажной застройки магистральный участок оканчивается в ОРШ, которые устанавливаются в местах, доступ к которым для посторонних затруднен, в средней части здания. Параметры и комплектующие ОРШ определяются в соответствии с общим количеством квартир в здании и с учетом установки в нем необходимого количества сплиттеров.

 

Распределительный участок в многоэтажных жилых зданиях находится между ОРШ до этажных распределительных элементов сети (ОРК, ЭО).

ОК распределительного участка прокладывается внутри зданий по подвальным этажам и техническим подпольям, по вертикальным стоякам через все этажи здания.

На этапе проектирования вертикального распределительного участка здания необходимо руководствоваться следующими принципами:

– простота подключения;

–оперативность подключения квартиры абонента к вертикальному распределению после подаче заявки от абонента;

– минимальная стоимость кабельных изделий и материалов.

При монтаже вертикального распределительного участка в здании учитывается ряд характеристик здания, наиболее важными из которых являются:

– количество квартир на этаже;

– доступность слаботочных ниш и наличие свободного пространства в них;

– возможность прокладки ОК в вертикальных каналах здания.

 

 При проектировании распределительного участка в доме емкость вертикального ОК может закладываться с учетом 100% подключения абонентов. Это объясняется тем, что в дальнейшем стоимость допрокладки и работ в здании абонента может оказаться существенно выше, нежели стоимость ОК c избыточным на данный момент количеством ОВ.  При установке и монтаже этажных распределительных устройств должно быть предусмотрена перспектива подключения всех квартир на этаже.

Подключение ОК вертикального распределительного участка в здании производится через патч-панель к разъемам сплиттеров в ОРШ, независимо от места их расположения, без промежуточных муфт и переходов на другой тип ВОК.

Монтаже ОВ вертикального распределительного участка в здании может производиться как с использованием сварных соединений, так и с помощью механических соединителей или неполируемых оптических коннекторов.

Общепринятой технологией монтажа вертикального ОК является использование ОРК или этажных ответвителей, в через который ОК проходит транзитом, без разрезания, а необходимые оптические модули или ОВ отводятся через “окошко” в оболочке кабеля.

Эксплуатационный запас ОК вертикальной прокладки длиной 15-20 метров рекомендуется предусматривать на последних этажах здания. Запас сматывается в бухту диаметром (согласно требованиям минимально допустимого радиуса изгиба).

 

8.1.3. Абонентский участок находится между этажной ОРК или ЭО до помещения абонента, включая абонентскую оптическую розетку и оптический сетевой терминал (ONT). В случае использования ОРК одноволоконный абоненский ОК оконечивается и подключается к разъему на ОРК и протягивается до помещения абонента. При использовании этажных ответвителей оптический модуль, вытянутый из вертикального кабеля, помещается в защитную трубку и доводится до абонента. Если запаса модуля оказывается недостаточно – устанавливается микро-муфта на одно сварное или механическое соединение.

При реализации FTTH PON в коттеджных поселках распределительный и абонентский  кабель может отводится от разветвительной или сплиттерной муфты маловолоконным ОК.

Технология разводки и монтажа в квартире абонента должно соответствовать следующим требованиям:

– наименьшее время присутствия монтажников в квартире;

– монтаж абонентской оптической розетки на минимальном расстоянии от входа в квартиру;

– монтаж абонентского ONT в удобном для абонента месте;

– возможность прокладки медножильных кабелей (UTP) по помещениям до оконечных устройств – компьютеров, телефонов и ТВ-приставки (STB).

 

     8.2. Линейно-кабельные сооружения FTTH PON

    8.2.1. Оптический кабель для магистрального участка

    На магистральном участке FTTH PON могут использоваться конструкции ОК, аналогичные тем, что используются на сетях FTTB.

Оптический кабель для распределительного участка

Пожаробезопасность является важным аспектом при построении домовых кабельных систем. Прокладка ОК не должна ухудшать параметры пожарной безопасности здания. На пожарную безопасность влияют как выбор типа кабеля, так и способ его прокладки. Пожаробезопасные кабели являются огнезащищенными или пожарозащищенными (FR), не содержат галогенов (HF), и обладают низким дымообразованием. Характеристику кабеля по пожарной безопасности принято указывать с помощью комбинации букв, отражающих его свойства.

Наиболее распространенные сокращения в маркировке:

FRNC - огнезащищенный, неагрессивный:

LSОH - с низким дымообразованием, с нулевым содержанием галогенов;

LSZH - с низким дымообразованием, с нулевым содержанием галогенов;

HFFR - без галогенов, огнезащищенный;

FRZH - огнезащищенный, с нулевым содержанием галогенов;

LSFRZH - с низким дымообразованием, огнезащищенный, с нулевым содержанием галогенов.

 

      Для организации домовой распределительной сети в многоквартирных зданиях наиболее удобной и эффективной является конструкция оптического кабеля с прямым доступом к оптическому модулю/волокну.

Структура подобного кабеля позволяет прямой доступ к каждому ОВ в любой точке, что упрощает монтаж и сокращает время инсталляции. Гибкий модуль может быть извлечен на длину от 5 до 25 м.

На рис. 8.2 приведен пример конструкции подобного кабеля производства ACOME.

Особенностями данной конструкции являются:

- оболочка оптического модуля выполнена в виде тонкой полимерной пленки, что обеспечивает его гибкость;

- четыре оптических волокна в одном модуле;

- отсутствует гидрофобное заполнение сердечника;

- силовые элементы выполнены в виде двух стеклопластиковых прутков в оболочке;

- оболочка выполнена из компаунда, не поддерживающего горение с низким выделением дыма и не содержащим галогенов;

- на оболочке имеются выпуклости по всей длине кабеля, указывающие на место вскрытия кабеля.

 

 

Рисунок 8.2 -  Конструкция оптического кабеля ACOME – H-PAC:

1 -оптический модуль; 2 - периферийные силовые элементы из стеклопластика; 3 - внешняя оболочка; 4 - выпуклости на оболочке.

 

Основные параметры приведены в таблице 8.1.

 

Таблица 8.1. Основные технические параметры ACOME – H-PAC

Диаметр кабеля, мм	Вес кабеля, кг/км	Механические характеристики
		Раздавливающая нагрузка, Н/10 см	Растягивающая нагрузка, Н	Радиус изгиба, мм
8.5	60	не менее 80	400	85

 

Оптические кабели подобной конструкции выпускает ряд зарубежных производителей, например, Draka, Prysman Verticasa и т.д. На рынке появились подобные ОК под маркой российских кабельных заводов.

 

Кабель Mini-Breakout для межэтажной вертикальной прокладки в многоквартирных домах предлагает TE Connectivity (Tyco Electronics).

Кабель специально разработан для использования в сетях FTTH. Каждое волокно в кабеле покрыто специальной защитной оболочкой с интегрированным силовым элементом и представляет собой отдельный независимый элемент в конструкции кабеля. Благодаря этому кабель имеет небольшой диаметр и высокую гибкость и может протягиваться вертикально через любые каналы. Усиленная конструкция индивидуальных оптических волокон защищает от повреждения при макроизгибах и позволяет безопасно извлекать индивидуальные волокна из кабеля через небольшие надрезы в оболочке. Очень компактный и гибкий кабель, позволяет быстро прокладывать кабель через узкие каналы в зданиях. Диаметр кабеля 8мм. Рабочая температура -30/+60 ^o C.

 

Рисунок 8.3 – Кабель TYCO Riser

 

В данной конструкции кабеля используется одноволоконный оптический модуль Pico-Breakout с защитными элементами в виде арамидных нитей и промежуточной защитной оболочкой. Характеристики приведены в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 - Параметры модуля Pico-Breakout

Диаметр кабеля	780 ± 30 мкм
Минимальный радиус изгиба при инсталляции	5 мм
Минимальный радиус изгиба при эксплуатации	20 мм
Раздавливающая нагрузка	400Н на 100 мм
Стойкость к удару	0,1 Дж

 

Существуют варианты распределительного кабеля схожей конструкции, за исключением того, что волокна в них находятся каждое по отдельности в буферном покрытии 900 мкм. Свободное размещение также позволяет выводить значительные по длине участки волокна через разрез в кабеле. Количество волокон в подобных кабелях как правило составляет от 2 до 48. В конструкцию подобных ОК могут включаться армирующие арамидные нити обеспечивающие стойкость к растягивающим усилиям (см. рис. 8.4). Наличие буферного покрытия 900 мкм позволяет упростить вывод ОВ из кабеля и упростить работу с ОВ при монтаже, если ОРК на этаже не используется.

Общий алгоритм монтажа распределительной сети на основе подобного кабеля можно представить в следующем виде (см. рис. 8.5):

1-й этап. Устанавливается распределительный шкаф с оптическим разветвителем.

2-й этап. Прокладывается вертикальный распределительный кабель с упрощенным доступом к ОВ.

3-й этап. В оболочке кабеля специальным инструментом прорезывается окно на 2-3 этажа выше или ниже подключаемого абонента, в зависимости от места расположения распределительного шкафа. Модуль, который необходимо будет выводить, перерезается.

4-й этап. Для вывода из кабеля оптического модуля прорезывается окно на этаже подключаемого абонента и вытягивается требуемый модуль. На место вскрытия ОК устанавливается этажный ответвитель или распределительная коробка.

 

   Рисунок 8.4. - Конструкция распределительного оптического кабеля с волокнами в 900 мкм буферном покрытии.

 

 

а)                    б)                   в)

 

Рисунок 8.5 - Монтаж вертикального распределительного ОК с упрощенным выводом модуля

а) вскрытие ОК; б) ОК с прорезанным окном;

в) вывод оптического модуля

 

Для организации FTTH в коттеджных поселках на участке распределительной сети может применяться кабель плоской конструкции с выносным силовым элементом. Подобный кабель, называемый drop-кабель, применяется для перехода от сплиттерной муфты на опоре к зданию абонента. Выносной силовой элемент, выполненный из фосфатированной стальной проволоки или стального троса, соединен полиэтиленовой перемычкой с кабелем типа “двойной квадрат”. Периферийные силовые элементы защищают ОВ от внешних воздействий. В качестве силовых элементов могут использоваться стальные проволоки или стеклопластиковые стержни. Оптическое волокно (без модуля) находится в отведенном для него канале, между двумя половинками кабеля. Специальный профиль кабеля с канавкой для доступа к волокну облегчает работу с кабелем. Кабель может содержать одно, два или четыре оптических волокна, соответствующих рекомендации G.652D или G.657.A. Наружная оболочка изготовлена из не распространяющего горение безгалогенного низкодымного материала – LSZH.

     На рис. 8.6. Приведена конструкция подобного кабеля с выносным силовым элементом в виде стального троса, в табл. 8.3 приведены основные характеристики.

Рисунок 8.6 –Конструкция drop-кабеля типа “двойной квадрат” с силовыми элементами в виде стального троса и стальной проводоки

 

Таблица 8.3 Параметры drop-кабеля с силовыми элементами в виде стального троса и стальной проводоки

 

На рис. 8.7. приведена конструкция подобного кабеля с выносным силовым элементом в виде стального троса и периферийными силовыми элементами в виде стеклопрутков.

 

Рисунок 8.7 –Конструкция drop-кабеля типа “двойной квадрат” с выносным силовым элементом – стальной трос

 

Отличие в параметрах заключается в том, что допустимая растягивающая нагрузка снижается до 150/450 Н.

Один из способов реализации распределительного участка заключается в прокладке длинных и тонких кабелей с одним или двумя волокнами от оптического разветвительного шкафа до квартир абонентов. Вначале прокладываются вертикальные каналы из пластиковых труб и на этажах устанавливаются распределительные коробки. После этого абоненты готовы к подключению («пройденные» абоненты, но не оптикой, а каналом для нее). При подключении от центрального оптического кросса, установленного в центре дома, проводится длинный абонентский претерминированный кабель прямо в квартиру. При этом от распределительной коробки к абоненту в квартиру проводится кабель-канал или пластиковый гофрорукав.

Основными достоинства данного подхода заключаются в отсутствии одиночных сварок в подъездах, простота монтажа и эффективность при малом проценте охвата в особенности для малоэтажных зданиях.

Однако данный подход имеет и ряд существенных недостатков:

- при подключении конкретного абонента возникает необходимость прокладки длинных отрезков ОК от абонента к ОРШ через множество распределительных коробок;

- как правило, требуется строительство нового вертикального стояка диаметром не менее 50 мм;

- для высотных зданий (количество этажей свыше 9) при большом проценте охвата возникают проблемы при протяжке ОК;

- используется большая номенклатура претерминированных кабелей.

Конструкция претерминированного ОК для данного варианта, как правило, аналогична стандартным монтажным шнурам: ОВ в буферном 900 мкм покрытии, силовые элементы из арамидных нитей, негорючая оболочка. В настоящее время претерминированные ОК подобного типа производятся рядом отечественных производителей.

 

                  

Рисунок 8.8 - Претерминированный оптический кабель

 

Также для строительства распределительного и абонентского участка могут применяться многоволоконые претерминированные кабельные сборки, представляющие собой строительную длину оптического кабеля необходимой длины, волокна которого в промышленных условиях оконцованы оптическими коннекторами (см. рис. 8.9). При этом исключается необходимость сращивания или оконцевания ОВ на лестничной площадке или в помещении абонента.

 

.                      

а)

б)

 

Рисунок 8.9 - Претерминированная кабельная сборка

а) многоволоконная сборка; б) сборка смонтированная в кроссе

 

Для осуществления монтажа претерминированных кабельных сборок разработаны специализированные конструкции оптических кроссов, позволяющие осуществить надежное крепление кабельной сборки в корпусе. В зависимости от условий эксплуатации для изготовления кабельных сборок используется кабели различных типов и конструкции.

Монтаж распределительного участка при этом выполняется следующим образом: свободный конец претерминированного ОК, заведенного и смонтированного в этажном миникроссе, прокладывается по вертикальному стояку до оптического распределительного шкафа, а сам миникросс устанавливается на этаже и далее в квартиру абонента по кабель-каналу прокладывается патчкорд или пигтейл.

Для экономии средств при реализации данного подхода этажные миникроссы устанавливаются лишь на тех лестничных клетках, где появляются первые клиенты. Претерминированные ОК могут быть тонкими (5 мм), бронированными и в оболочке, не поддерживающей горение. Подобная конструкция упрощает протяжку ОК по вертикальному стояку и допускает использование штатных труб подъездного стояка.

К достоинствам данного подхода следует отнести отсутствие необходимости выполнения операции сращивания ОВ на лестничных площадках, возможность использования бронированного ОК антивандального исполнения.  

Недостатки заключаются в необходимости строительство нового стояка при загруженных каналах штатного стояка, возможные проблемы при протяжке ОК в загруженном канале и большая номенклатура кабелей, присоединенных к миникроссам.

    В основном в ОК для распределительного участка FTTH PON используется ОВ рек. G.657.А – устойчивое к изгибу и совместимое с G.652.D.

    8.2.3. Оптический кабель для абонентского участка

Абонентский участок FTTH  PON (абонентская разводка) представляет собой участок от этажной ОРК до квартиры абонента, завершенный абонентской оптической розеткой.

Абонентский оптический кабель должен быть малогабаритным, достаточно защищенным от внешних воздействий и изготовлен в соответствии с требованиями пожаробезопасности. Типовое количество волокон может составлять 1-2 ОВ.

Пример конструкции абонентского кабеля выполненного  в выполнении плоской конфигурации (“двойной квадрат”) приведен на рис. 8.10.  

    

 

Рисунок 8.10 - Плоский ОК конструкции “двойной квадрат”

1. Негорючая оболочка (HFFR/LSOH); 2 силовые элементы; 3. Выемки для вскрытия; 4. Оптические волокна

 

Защитная оболочка выполнена из материала не поддерживающего горение, не выделяющего дыма и не содержащего галогенов. За счет наличия силовых элементов подобные кабели обладают повышенной защищенностью от случайного повреждения и предназначены для использования в подъездах жилых домов без дополнительной защиты. В качестве силовых элементов, как правило, используются повивы арамидных нитей. При этом ОВ находятся непосредственно в пазу между двумя половинками ОК. Количество волокон составляет от 1 до 4. Размеры подобного кабеля составляют 3х2 мм

Разделка подобного кабеля не требует специального инструмента, доступ к волокну обеспечивается путем разрыва перемычки и разделкой ОК на нужное расстояние.

Также распространены конструкции абонентского кабеля, схожие с конструкцией кабеля обычного патч-корда. Подобный одноволоконный миникабель может иметь конструкцию, подобную рис. 8.11.

 

 

Рисунок 8.11 - Конструкция абонентского оптического кабеля