3.1.4 Строительство медно-кабельных линий
Это традиционное решение, имеющее ряд положительных сторон: простое проектирование; наличие опытного персонала по строительству и эксплуатации; приемлемая стоимость. Основные недостатки - дорогое обслуживание и ограниченная по сравнению с ВОЛС пропускная способность при тех же трудовых и временных затратах на строительные работы.
Стоимость кабельного решения складывается из стоимости кабеля и стоимости строительно-монтажных работ по его прокладке. При этом первая составляющая растёт с увеличением количества жил (числа подключаемых абонентов) и длины абонентских линий, а вторая, прежде всего, зависит от длины линии рисунок 3.8 и 3.9.
Рисунок 3. 8 - Зависимость удельной стоимости подключения
от числа абонентов при прокладке медно-проводного кабеля (60 абонентов)
Рисунок 3. 9 - Зависимость стоимости подключения от длины АЛ при прокладке медно-проводного кабеля (длина АЛ-1 км)
3.2 Строительство волс на абонентском участке
Строительство ВОЛС на участке "последней мили" имеет ряд преимуществ. ВОЛС обладает огромным запасом по полосе пропускания, которого достаточно не только для предоставления всех телекоммуникационных услуг, но и для передачи программ телевидения, создания различных интерактивных систем и т.д. ценовые показатели также благоприятны- стоимость оптического кабеля (ОК) неуклонно снижается, причём оптические АЛ служат достаточно долго и не требуют особого внимания. Однако для прокладки кабеля необходимы трудовые и временные затраты, специалисты, а также оконечное оборудование приёма-передачи и мультиплексирования, что увеличивает стоимость линии.
В настоящее время реализуются модульные архитектуры оптических систем доступа:
FTTR (Fiber To The Remote) -использование волоконно-оптического кабеля для подсоединения выносного сетевого модуля (NU);
FTTC (Fiber To The Curb) - использование волоконно-оптического кабеля до распределительного шкафа, откуда производится подключение к существующей инфраструктуре на медных кабелях;
FTTH (Fiber To The Home )- волоконно-оптический кабель доводится непосредственно до квартиры абонента (NT и TE);
HFC (Hybrid Fiber Coax) - гибридные волоконно-коаксиальные сети, которые могут быть распределительными и интерактивными.
3.2.1 Волоконно-оптическая передача
Основными компонентами волоконно-оптической передачи являются следующие устройства.
Мультиплексор и демультиплексор - устройства объединения и разделения независимых информационных данных. Процессы объединения/деления могут быть аналоговыми и цифровыми. Аналоговое объединение/деление применяется на коротких оптических линиях (до 30 км) в сетях кабельного телевидения. Цифровое объединение/деление используется при любых масштабах сети связи, чаще всего для цифрового мультиплексирования используются технологии (рисунок 3.10):
Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH),
Synchronous Digital Hierarchy (SDH) and,
Asynchronous Transfer Mode (ATM).
Электронные преобразователи сигнала передачи и приема служат для изменения передаваемого по оптической линии информационного сигнала с целью увеличения его помехозащищенности.
Оптический передатчик преобразует электрический сигнал в оптический и вводит его в волокно, размещаемое в конструкции оптического кабеля. В качестве передатчика оптического сигнала применяется лазерный диод.
Оптический приемник преобразует оптический сигнал, поступивший из оптического волокна, в электрический и восстанавливает его форм. В качестве приемника применяется фотодиод и электронный регенератор.
Рисунок 3.10 - Структурная схема волоконно-оптической передачи
Оптический кабель содержит в конструкции от одного до нескольких десятков и сотен оптических волокон. Кабель может прокладываться в грунт, в кабельную канализацию или подвешиваться различными способами.
Оптические волокна могут быть выполнены из различных материалов, однако чаще всего применяются стекловолокна на основе кремния (SiO2).
В оптических волокнах свет распространяется в виде волноводных мод, скорости которых различны. Это приводит к дисперсии оптических импульсов и искажению их формы. Наилучшие характеристики дисперсии достигнуты в одномодовых волокнах. При этом реализуемые скорости передачи достигли 10 Гбит/с на дальность до 100 км. Для увеличения дальности передачи по оптическим линиям могут использоваться оптические усилители с корректорами дисперсионных искажений. При этом длина передачи без электронных преобразований может достигать 640 км.
Профиль показателя преломления оптического волокна и хроматическая дисперсия:
а) минимум дисперсии сосредоточен вблизи длины волны 1,3 мкм;
б) минимум дисперсии смещен на длину волны наименьшего затухания оптического кварцевого волокна 1,55 мкм;
в) минимум дисперсии наблюдается в широком спектре длин волн от 1,3 до 1,6 мкм. Волокно со сглаженной дисперсией.
На скоростях передачи цифровых сигналов, превышающих 2,5 Гбит/с, дисперсия является определяющей характеристикой для дальности передачи. Из-за дисперсии увеличение скорости передачи приводит к уменьшению длины секции регенерации.
Для преодоления ограничений по дальности передачи в оптических системах могут быть использованы различные средства и способы:
широкополосность (до 10 ТГц);
оптические волоконные и полупроводниковые усилители, например, эрбиевые волоконные усилители (EDFA);
лавинные полупроводниковые фотодиоды (APD);
внешние модуляторы лазерного излучения на кристаллах ниобита лития (LiNBOз);
нелинейные оптические предыскажения для компенсации дисперсионных искажений импульсов;
линейная оптическая коррекция на основе дифракционных решеток и отрезках оптических волокон.
Достоинства и недостатки волоконно-оптической передачи
Достоинства:
широкополосность (до 10 ТГц);
малые потери мощности (от 0,15 дб/км);
изготовление стекловолокна из недорогого материала SiO2;
малые габариты (диаметр 100-200 мкм) и вес;
гальваническая развязка сегментов передачи;
устойчивость к электромагнитным помехам;
скрытность передачи информации;
долговечность (срок службы более 25 лет).
Недостатки:
требуются надежные, долговечные оптоэлектронные преобразователи, которые, к сожалению, дороги в производстве;
необходимы разъемные прецизионные оптические соединители;
дорогостоящее и сложное оборудование для сварки оптических волокон и контроля их параметров;
высокие затраты на восстановление оптической передачи в случае аварии;
температурные зависимости характеристик оптической передачи;
нелинейные оптические эффекты, ограничивающие мощности оптических излучений, вводимых в волокна;
дисперсионные искажения.
Однако преимущества применения волоконно-оптической передачи значительны и, несмотря на перечисленные недостатки, оптические системы все шире используются на различных участках сетей связи.