Технология PON. Проектирование сетей PON в частном секторе

1. Технология PON

Проектирование сетей PON в частном секторе

2. Основы технологии PON

PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.
Суть технологии: между центральным узлом OLT (Optical line terminal) и удаленными абонентскими 
узлами ONT (Optical network terminal) создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая 
топологию дерева.
В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры). Один 
приемопередающий модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств 
ONT. 
А ещё абонентские терминалы могут называться ONU (Optical network unit)

3. Основы технологии PON

Для передачи прямого и обратного каналов используется одно оптическое волокно, полоса пропускания 
которого динамически распределяется между абонентами. Восходящие потоки (upstream) от абонентов 
идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным 
разделением (TDMA - Time Division Multiple Access). 
Восходящий поток: 1310 нм
Нисходящий поток (downstream) от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1490 нм. 
Нисходящий поток: 1490 нм (редко 1550)

4. Основы технологии PON

Технология
APON
BPON
EPON (GEPON)
GPON
Полоса пропускания для нисходящего потока
155 Мбит/с
622 Мбит/с
1,244 Гбит/с
2,488 Гбит/с
Полоса пропускания для восходящего потока
155 Мбит/с
155 Мбит/с
1,244 Гбит/с
1,244 Гбит/с
Емкость
Максимальная длина передачи, км
 
 
32
20
32
20
64(128)
60

5. Подмешивание сигнала КТВ (1550нм)

Вариант 1. Через отдельный фильтр
Вариант 2. Через фильтр, 
встроенный в усилитель
Модуль оптического уплотнения 
(фильтр) 1310/1490/1550

6. Подмешивание сигнала КТВ (1310нм)

Вариант 1. Передатчики 1310нм
Сегмент
№1 (64 аб.)
Сегмент
№2 (64 аб.)
Вариант 2. Передатчик 1550нм
Сегмент
№1 (64 аб.)
Сегмент
№2 (64 аб.)
+ Сравнительно невысокая
стоимость передатчиков на
1310 нм.
- Низкая мощность
передатчиков – 13 дБм, не
более 32 абонентов;
- Сложность топологии
-строится параллельно два
дерева - для Интернет и КТВ;
- Огромное количество
передатчиков при росте
числа подключаемых
сегментов.
+ Простота топологии
+ Малое количество
занимаемых волокон
+ Малое количество
оборудования при
подключении больших
посёлков
- Очень высокая стоимость
передатчиков на 1550 нм

7. Выбор оптических ответвителей

По полосе пропускания:
Однооконные (например, только 1550нм)
Двухоконные (например, 1310нм и 1550нм) 
Трёхоконные (1310нм, 1490нм, 1550нм)
По технологии изготовления:
Сплавные (FBT - Fused Biconic Taper)
Планарные (PLC - Planar Lightwave Circuit)
Выбор трёхоконных ответвителей обусловлен
необходимостью работы на трёх длинах волн: 1310 и 1490 для
сети Интернет, 1550 для сети КТВ
Бывают и сплавные трёхоконные сплиттеры. Их
преимущества – разные коэффициенты деления и любое
количество отводов, но найти такие достаточно сложно и
их цена намного выше. Поэтому выбор пал на
распространённые и проверенные планарные делители
По наличию разъёмов
Неоконцованные
Оконцованные (SC/APC)
Хоть сварные соединения и вносят меньшие затухания,
оконцованные делители решают задачу лёгкой
масштабируемости сети, простоты обслуживания и
скорости подключения конечных абонентов
По исполнению:
Бескорпусные (модуль 0.9мм)
В корпусе (модуль 2.0-3.0мм)
Бескорпусные разветвители компактны, но высока
вероятность их повредить при обслуживании. Корпус и
толстые оптические модули - залог долгой службы
сплиттера.
Делитель оптический планарный
PLC-1xN-SC/APC
N – количество отводов, равное 2N (особенность технологии 
изготовления планарных сплиттеров), таким образом коэффициенты 
деления бывают: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 (очень редко).

8. Выбор топологии

Рекомендуемое количество абонентов на одной ветке (1 порт OLT) – 64. В
теории можно «посадить» на одну ветку и 128 абонентов (лишь бы
вписаться в оптический бюджет и не сильно порезать абонентам
скорость), но таковой практики в компании ещё не было.
Количество каскадов в дереве PON может быть любым, единственное
ограничение – рамки оптического бюджета. Каждый следующий каскад и
сопутствующие разъёмные соединения вносят ощутимые потери в сигнал.
Рекомендуемое количество каскадов – не более трёх.

9. Магистраль. Выбор оптических кабелей

Выбор волоконности оптических кабелей для магистрали – дело индивидуальное, и зависит от нескольких параметров: 
топология, планируемое развитие, выбранный процент проникновения и прочее. 
Для Уфы магистраль строится следующими кабелями:
Кабель оптический SM8 ОКМС-2/4Сп-8(2) 8 кН 
Кабель оптический SM16 ОКМС-4/2(2,0)Сп-16(2) 8 кН
Кабель оптический SM32 ОКМС-4/2(2.4)Сп-32(2) 8 кН
Несколько рекомендаций по выбору волоконности ВОК:
8 волокон – на тупиковых улицах, где задействуется не более 4-х волокон и не ожидается никакого развития
16 волокон – на основных улицах, если количество задействуемых волокон не более 8-10, и не ожидается развития
32 волокна – на улицах, где задействуется более 10-12 волокон и ожидается дальнейшее развитие.
Вне зависимости от
волоконности кабеля, в
частном секторе
используются спиральные
зажимы (натяжные и
поддерживающие) без
протектора (согласно СОП
№СП-1383.03.03.16).

10. Магистраль. Установка креплений

Для последующего быстрого подключения абонентов в Уфе
вместе с магистралью по обе стороны опоры монтируются
модифицированные УК-Н-мини с тремя крюками –
УК-Н-3(мини) в 1С

11. Магистраль. Шкаф PON

Шкаф устанавливается
на высоте 2,7м от
уровня земли

12. Магистраль. Шкаф PON

13. Подбор станционного оборудования. OLT

Eltex OLT LTP-2X
Uplink:
- 4 комбо порта 10/100/1000 Base-T /10/100/1000 Base-X (SFP)
-Downlink:
- 2 порта 2.5Гбит/с GPON (SFP)
Цена: 1350 $ (розница)
Eltex OLT LTP-4X
Uplink:
- 2 порта 10GBase-X (SFP+)
- 4 комбо- порта 10/100/1000 Base-T /10/100/1000 Base-X (SFP)
-Downlink:
- 4 порта 2.5Гбит/с GPON (SFP)
Цена: 1450 $ (розница), 1150 $ (Ufanet)
Eltex OLT LTP-8X
Uplink:
- 2 порта 10GBase-X (SFP+)
- 4 комбо- порта 10/100/1000 Base-T /10/100/1000 Base-X (SFP)
- 4 порта 10/100/1000Base-T
Downlink:
- 8 портов 2.5Гбит/с GPON (SFP)
Цена: 2450 $ (розница), 2190 $ (Ufanet)
Существуют и другие вендоры оборудования PON – QTECH, BDCOM, Volius, Huawei. Однако по результатам анализа ряда
характеристик (цена, сроки и надёжность поставок, ПО, простота настройки и обслуживания, техподдержка и пр.)
была выбрана фирма Eltex.

14. Подбор станционного оборудования. SFP

B-class
Модуль Eltex SFP xPON 2,5 GE 20 км, 1 волокно
(B+ class)
- Разъём SC/UPC
- Мощность +1,5…+5 дБм
- Чувствительность -28 dB
Цена: 106 $ (розница)
Модуль SFP WDM GPON, дальность до 20км (28dB),
Tx/Rx: 1490/1310нм
- Разъём SC/UPC
- Мощность +1…+5 дБм
- Чувствительность -28 dB
Цена: 98 $ (розница)
C-class
Модуль Eltex SFP xPON 2,5 GE 20 км, 1 волокно
(C+ class)
- Разъём SC/UPC
- Мощность +7…+10 дБм
- Чувствительность -33 dB
Цена: 165 $ (розница), 141 $ (Ufanet)
Модуль SFP WDM GPON, дальность до 20км (35dB),
Tx/Rx: 1490/1310нм
- Разъём SC/UPC
- Мощность +3…+7 дБм
- Чувствительность -35 дБм
Цена: 195 $ (розница)

15. Выбор оборудования КТВ

Усилители Volius со встроенными оптическими фильтрами (21 dBm):
VS5755-1x4-SW-GP-DC-BR 
2500 $
VS5756-1x8-SW-GP-DC-BR
3500 $
VS5704-1x12-SW-GP-DC 4500 $
VS5704-1x16-SW-GP-DC 4700 $
Усилители китайской фирмы FullWell со встроенными оптическими 
фильтрами:
FWAP-1550H-32-16-17,5 3800 $
FWAP-1550H-32-16-20,5 4700 $
К цене нужно добавить порядка 35% стоимости на растоможку и
транспортировку
Усилители Prointech со встроенными оптическими фильтрами:
EA62133+PON P N A 18 2U F SA 22+48 
3500 $ (8 портов по  22 дБм) 
EA62136+PON P N A 34 2U F SA 22+48 
4700 $ (16 портов по  21,5 
дБм)

16. Пример подбора станционного оборудования

17. Пример размещения станционного оборудования

18. Последняя миля. Кабель и крепления

- Кабель оптический SM1 ОКД-2Д 01 0,8
кН – при предоставлении всех услуг по
одному волокну
- Кабель оптический SM2 ОКД-2Д 02 0,8
кН – при предоставлении услуги КТВ по
отдельному волокну

19. Подбор клиентского оборудования. ONT

Eltex ONT NTU-1
- 1 порт GPON  (SC/APC)
- 1 порт LAN (10/100/1000Base-T)
Чувствительность Интернет -28 дБм
Мощность Интернет +0,5…+5 дБм
Цена: 40 $ (Ufanet)
Eltex ONT NTU-2V
- 1 порт GPON  (SC/APC)
- 1 порт LAN (10/100/1000Base-T)
- 1 порт Ethernet 10/100 Base-T)
- 1 порт FXS 
Чувствительность Интернет -28 дБм
Мощность Интернет +0,5…+5 дБм
Цена: 60 $ (Ufanet)
Eltex ONT NTP-2C
- 1 порт GPON  (SC/APC)
- 2 порта Ethernet 10/100/1000 Base-T(RJ-45)
- RF-выход  (~80дБмкВ)
Чувствительность КТВ -8…+2 дБм
Чувствительность Интернет -28 дБм
Мощность Интернет +0,5…+5 дБм
Цена: 100 $ (Ufanet)
Eltex ONT NTP-RG-1402GC
- 1 порт GPON  (SC/APC)
- 4 порта Ethernet 10/100/1000 Base-T(RJ-45)
- 2порта FXS
- RF-выход (~80дБмкВ)
Чувствительность КТВ -8…+2 дБм
Чувствительность Интернет -28 дБм
Мощность Интернет +0,5…+5 дБм
Цена: 135 $ (Ufanet)

20. Подключение абонента

В Уфе подключение клиента от магистрали осуществляется
силами сервисной службы, без привлечения проектировщиков
и СвОС.

21. Этапы проектирования

Выбор посёлка и определение его границ
Сегментирование (разбивка посёлка на сегменты)
Выбор первой очереди строительства (один или
несколько сегментов)
Инженерное обследование опор в первой очереди
Согласование первой очереди
Выполнение проекта

22. Определение границ посёлка

Не строим
(конкуренты)
Первый этап, как и самый важный – чёткое 
понимание границ застраиваемого посёлка. 
Необходимо вместе с менеджером совместно 
обрисовать границы посёлка, за пределами 
которых точно не будет наших сетей (например,  где 
ветхие дома, сады, есть конкуренты, нет и не 
предвидится желающих и т.д.).
Такое чёткое понимание границ нужно для 
следующего шага – разбивки посёлка на сегменты.
Строим
Не
строим
(ветхое
жилье,
сады)

23. Сегментирование

Следующий этап – сегментирование (разбивка 
посёлка на примерно равные участки; один сегмент 
– один порт OLT) с указанием количества 
домохозяйств в сегменте. 
Как выбрать это количество? Для Уфы мы приняли, 
что к одному порту OLT подключаем не более 64 
абонентов, с проникновением 80%. Таким образом, 
для каждого сегмента мы выделяем порядка 75-80 
домохозяйств.  В зависимости от наличия 
конкурентов и результатов обхода местных жителей 
процент проникновения может быть ниже или 
выше.
Данный этап является критически важным,
даже если весь посёлок огромный, а мы планируем
застроить для начала лишь малую его часть.
Ведь если мы будем делать сегментирование по
мере необходимости – в итоге к концу
строительства посёлка получим набор
разрозненных незастроенных кварталов с
ёмкостью, к примеру, по 15, 20, 60 домохозяйств,
которые будет трудно и затратно объединить
в сегменты.

24. Сегментирование. Подсчёт домов

Перед подсчетом количества домов следует определиться, включать ли в расчёт строящиеся дома и 
пустыри. Для Уфы мы решили, что включаем в сегменты участки, где есть хотя бы фундамент, а пустыри 
игнорировать, даже если  для него есть выделенный участок. В любом случае, два главных помощника 
проектировщика – это публичная кадастровая карта и снимки со спутника Google Maps или Яндекс.Карты.
В публичной кадастровой карте чётко отмечены 
все участки, застроенные и не застроенные, 
которые очень легко посчитать. Но на месте 
разбитых участков может оказаться пустырь, 
который долгие годы еще не будет застраиваться.
https://pkk5.rosreestr.ru
Актуальные карты со спутника помогают понять, 
есть ли на месте кадастрового участка строение 
или нет.  Считать количество домохозяйств по 
этой карте трудновато – строений на участке 
может быть много, и что из них является жилым 
домом - неясно
https://www.google.ru/maps/
https://yandex.ru/maps/

25. Сегментирование. Правила

Не
правильно
Правильно
Не
правильно
Правильно
Как правило, частные дома стоят по 
обе стороны от дороги, по которой 
планируется строительство 
магистрали. поэтому и оба ряда
домов следует отметить в одном и
том же сегменте. То есть, границы 
сегментов нужно проводить не по 
оси улиц, а по осям кварталов (как 
на рисунке слева).
Очень желательно, чтоб сегмент 
был неразрывным – должна быть 
возможность соединить 
магистралью все улицы данного 
сегмента, не выходя за его 
границы
Магистраль
выходит в
соседний
сегмент

26. Выбор первой очереди

Разумно выбирать первую очередь 
строительства там, где больше всего заявок 
от жителей (обведено белым кружком). 
Исходя из рисунка ниже, в первую очередь 
войдут 3 сегмента.
Однако, способов разбивки существует 
множество. Поэтому при сегментировании будет 
полезно обратиться в менеджеру проекта и 
узнать, где больше всего заявок. В данном 
случае мы можем подключить всех желющих, 
построив только 2 сегмента вместо 3-х.

27. Обследование

Что взять для обследования?
- Дальномер
- Фотоаппарат
- Карандаш
- Планшетка с распечатанными картами 
посёлка в удобном масштабе (1:2000).
- Автомобиль с видеорегистратором*
- Квадрокоптер*
Что отразить при обследовании?
1. Отрисовать все опоры в выбранной очереди
2. Указать расстояния между опорами
3. Указать номера опор, принадлежность и тип
4. Указать местоположения и номера ТП
5. Указать напряжение ВЛ, проходящей по опорам
6. Состояние опор (повреждения, наклон)
7. Находится ли опора в общем доступе или на 
территории жильца – отметить в проекте!
8. Загруженность опоры (можно ли установить шкаф 
с кронштейном для запаса кабеля)
9. Отмечать опоры с укосиной
На что обращать внимание при обследовании?
- Не желательно проектировать по опорам свыше 
1кВ – дороже аренда опор, сложнее 
согласование, сложнее обслуживание
*Крайне желательно проехать по улицам проектируемой очереди посёлка на автомобиле с видеорегистратором,
либо же отснять местность с квадрокоптера – это позволит избежать многих распространенных ошибок при
проектировании – «забытая» опора, перепутанное натяжное/поддерживающее крепление и т.д., а также избавит
проектировщика от нужды ехать на повторное обследование, если он что-то забыл.

28. Состав проекта

Монтажные схемы
Оптическая схема (уровни сигналов КТВ)
Схема оборудования ЦК
Типовая схема подключения абонента
Задание на сварку
Приложения для согласования (в зависимости от
владельца опор):
Расчёт монтажных тяжений и стрел провиса ВОЛС
Расчёт нагрузок на опоры
Таблица задействуемых опор
Свидетельство о допуске к определенным видам работ
Сертификат соответствия кабельной продукции

29. Монтажные схемы

30. Монтажные схемы

31. Монтажные схемы

Учесть:
- Нумерация шкафов:  <№ сегмента>.<№ шкафа>
- Длины и марки кабелей – на выносках
- Обозначать абонентские отводы и их количество
(в отдельный слой, пригодится для службы,
подключающей последнюю милю)

32. Оптическая схема. Расчёт оптического бюджета

Для расчёта оптического бюджета нам понадобится 
знать затухание:
1550: 0,23 дБ/км
1) На волокне
1490: 0,25 дБ/км
1310: 0,40 дБ/км
2) На сплиттере
Тип PLC делителя
1×2 1×4 1×8 1×16
1×32
1×64
Вносимые потери (dB)
4.1
16.7
21
7.7
11
14
PLC-1xN, SC/APC (1260-1560нм)
3) На сварке
0,02 дБ
4) На адаптере
0,5 дБ

33. Оптическая схема

Между шкафами провариваются и оконцовываются разъёмами 
SC/APC резервные волокна (на случай, если подключение 
превысит установленный процент проникновения)

34. Оптическая схема

Если топология магистрали вынуждает разместить больше, чем 8 
шкафов в сегменте, возможно перегонять сигнал от ответвителя в 
соседний шкаф сразу при проектировании

35. Оптическая схема. Использование резервных волокон

Использование резервных
волокон позволяет
предотвратить
неравномерность заполнения
шкафов клиентскими
отводами. Количество
резервных линков зависит от
топологии и процента
проникновения, для Уфы мы
закладываем 2 резервных
линка между всеми соседними
шкафами

36. Схема оборудования ЦК

37. Типовая схема подключения абонента

38. Задание на сварку

39. Заключение

Опыт работы компании «Уфанет» в строительстве сетей PON пока ещё очень мал. Нововведения и 
усовершенствования появляются каждую неделю, меняются технологии, схемы подключения, процент 
проникновения. Как следствие, о разработке стандарта говорить ещё рано. Данная презентация – набор 
рекомендаций к проектированию, основанный на опыте сотрудников разных служб.
К примеру, сейчас в разработке находится новое кабельное крепление (единое как для магистрали, так и 
для абонентских отводов), новый распределительный шкаф PON, позволяющий скрывать запас ВОК и не 
разрезать весь кабель при разварке, а также новый способ оконечивания абонентского кабеля (splice-on).
Спасибо за внимание!
Приложение: фотографии с подключения частного сектора по технологии PON