|
В первой части этого материала, опубликованной в февральском номере «Теле-Спутника», была рассмотрена трехуровневая архитектура сетей Ethernet, а также особенности проектирования и выбора оборудования для каждого уровня. В этой части рассмотрены возможные варианты перехода от HFC-сетей к сетям FTTX c добавлением параллельной сети Ethernet, а также ряд вопросов, с которыми, возможно, придется столкнуться в процессе такой модернизации.
1. Миграция HFC-сетей в сети FTTx
Прошло сравнительно немного времени, еще не все наигрались с построенными HFC-сетями, а уже пришло время задуматься —
что же все-таки делать дальше? Конкуренты наседают, езернетчики, выросшие из пионерских сетей, «отъедают» абонентов…
Естественно, перестройка сети не панацея и не единственное решение, которое вернет все, как было раньше. Но, тем не менее, на DOCSIS`е тяжело тягаться с безлимитными тарифами на скоростях более 2 Мбит/с (хотя безлимитные тарифы и демпинг — путь в никуда). Конечно, можно бесконечно апгрейдить сеть, устанавливая все новые головные модемы, увеличивая количество обратных каналов и разбивая коаксиальные кластеры новыми оптическими приемниками и передатчиками, но стоимость такого апгрейда рано или поздно перевесит стоимость строительства новой сети поверх старой. Цель апгрейда —
не только не потерять старых абонентов, но и привлечь новых.
Хотелось бы остановиться на некоторых моментах, характерных для HFC-сетей, построенных 3…10 лет назад:
• потенциальная емкость одного оптического узла — 1500…3000 квартир или 10…20 домов в зоне действия (средние значения для жилой застройки после 70-х годов прошлого века);
• в подавляющем большинстве случаев используются передатчики прямого канала на длине волны 1310 нм;
• 2…8 оптических волокон на каждый оптический узел, часто без резервных маршрутов;
• схема связи не предполагает каких-либо горизонтальных связей между оптическими узлами, минуя головную станцию (за очень редкими исключениями);
• деление оптической мощности сигнала прямого направления — либо на головной станции («звезда»), либо «в поле», то есть оптическими ответвителями по пути распространения («дерево»);
• обратный канал (при наличии услуги) —
прямыми волокнами на головную станцию, без уплотнения;
• коаксиальная сеть, как правило, построена по схеме «одно- или двухуровневая звезда» (магистраль и субмагистраль до входа в домовую распределительную сеть);
• магистральные усилители с дистанционным питанием установлены, как правило, на чердаках или последних этажах домов. Количество последовательно работающих магистральников — максимально 5…7, редко —
больше;
• домовые усилители — преимущественно с местным питанием;
• активное оборудование обычно защищено более-менее антивандальными шкафами, в которых невозможно смонтировать что-либо еще, тем более оборудование 19-дюймового габарита;
• частотный диапазон — полный до 862 МГц;
• использование кабельных модемов —
либо индивидуальное (в большинстве сетей), либо коллективное;
• модемы в индивидуальном пользовании, как правило, куплены абонентом за кровные при подключении, реже — в качестве бонуса от оператора.
Имея в качестве исходных данных этот набор характеристик, попытаюсь изложить свой взгляд на эту тему.
Потенциальная емкость оптического узла HFC-сети при количестве домов около 20 неплохо вписывается в архитектуру узла распределения сети Ethernet: сам узел, как правило, расположен в географическом центре зоны действия; находится в приемлемых условиях эксплуатации и, возможно, неплохо защищен от присутствия посторонних лиц; имеет качественное электроснабжение; возможно, рядом имеется свободное место для размещения 19-дюймового шкафа высотой до 15U. 20 домов —
это как раз 20 занятых портов коммутатора узла распределения с возможностью апгрейда до одного порта на каждый узел доступа (при количестве узлов доступа на один дом более одного). Кроме того, 20 домов — это оптический разветвитель 1х24 (затухание около 14 дБ) и усилитель EDFA с соответствующей выходной мощностью для сети телевидения.
Поскольку коаксиальные магистрали между зданиями проложены, как правило, оптимальным с точки зрения длины кабелей и затухания радиочастотного сигнала способом, то и волоконно-оптические кабели сети распределения можно проложить параллельно им.
Осталось сегментировать действующую коаксиальную сеть и вписать ее в новую топологию оптической сети распределения, смонтировав возле каждого домового усилителя по узлу доступа, воспользовавшись уже проложенными к усилителям сетями электроснабжения. Чтобы не перестраивать коаксиальную домовую распределительную сеть, можно первый по направлению распространения ТВ-сигнала домовой усилитель дооборудовать оптическим приемником — благо, что дешевых малогабаритных приемников достаточно у каждого поставщика.
Казалось бы, все просто. Но что делать с существующими пользователями услуги передачи данных по сети КТВ (если, конечно, они еще остались к этому моменту)? Как объяснить абонентам, что им придется выкинуть купленные ими кабельные модемы, что нужно проложить в квартиру еще один кабель? Кроме того, многим абонентам абсолютно без разницы, по какой технологии предоставляется услуга, если она их устраивает и по качеству, и по количеству. В данном случае необходимо взвесить все «за» и «против» прекращения DOCSIS-услуги в отдельно взятом узле. Возможно, придется приложить какие-то усилия для того, чтобы пропиариться с новой технологией не только среди новых клиентов, но и среди давних и верных подписчиков.
Тем не менее, на время перевода абонентов или окончания предоставления услуги кабельного Интернета придется поддерживать старую сеть в работоспособном состоянии и отложить сегментирование коаксиальной сети. Более того, качественно построенная в свое время и стабильно работающая коаксиальная сеть может еще долго послужить, позволив уменьшить затраты при модернизации.
Важный момент, требующий особого подхода при оценке масштаба требуемых работ, — это перестройка действующей магистральной волоконно-оптической сети под магистральный уровень сети проектируемой. На что нужно обратить внимание при разработке:
• возможный переход на длину волны 1550 нм
для передачи ТВ-сигнала потребует пересчета оптического бюджета магистральных волоконно-оптических линий, так как погонное затухание на длине волны 1310 нм составляет 0.36 дБ/км, а на 1550 нм — 0.2 дБ/км. Перед проведением расчетов во время проведения профилактических работ будет полезно провести измерения рефлектометром и/или оптическим тестером на ответственных трассах на двух длинах волн. Кроме того, необходимо убедиться, что используемые оптические разветвители и делители способны работать также и на длине волны 1550 нм — часто, в целях экономии, приобретался не двухоконный, а однооконный пассив;
• определение количества свободных оптических волокон в каждом оптическом кабеле, доступных для построения магистрального уровня сети передачи данных;
• при отсутствии или недостатке свободных волокон на каком-либо участке необходимо оценить возможность использования волнового мультиплексирования (WDM или даже CWDM). Некоторые производители активного оборудования в эпоху расцвета DOCSIS предлагали решения по частотному уплотнению обратных каналов, когда по одному волокну через один оптический передатчик от оптического узла в сторону головной станции передавалось несколько обратных каналов. Кроме того, предлагались решения по цифровому уплотнению. Думаю, что сейчас уже будет трудно отыскать подобные решения, сравнимые тем более по стоимости и простоте с WDM-мультиплексированием: стоимость WDM-сплиттера сейчас составляет около 20 долларов, а простейшего CWDM-мультиплексора/демультиплексора с двумя каналами передачи данных на четырех длинах волн и одним широким каналом на длине волны 1310 или 1550 нм — около 600 долларов. Возможные способы применения решений по мультиплексированию приведены на рис. 1. Выбирая оборудование для мультиплексирования, не следует забывать про совместимость рабочих длин волн SFP-модулей. Некоторые WDM SFP-трансиверы используют длины волн 1310 и 1490 нм (например, некоторые модели Cisco и Zyxel), а CWDM SFP-трансиверы выбираются, исходя из применяемой сетки (18 длин волн от 1271 до 1611 нм с шагом в 20 нм по рекомендации МСЭ-Т G.694.2). Кроме того, нужно, чтобы волокна оптического кабеля имели низкий водяной пик (рекомендация МСЭ-Т G.652 C,D)1;
• в связи с более плотным использованием ресурсов волоконной емкости, возможно, придется пересмотреть схему связи оборудования на головной станции системы кабельного телевидения. Например, применение передатчиков 1550 нм взамен 1310 нм2
при сохранении услуги передачи данных по спецификации DOCSIS приведет к тому, что нужно будет расчистить радиочастотный спектр модулирующего сигнала передатчика для передачи нескольких каналов downstream головных кабельных модемов в групповом сигнале. Пример такого решения приведен на рис. 2.
• использование волнового мультиплексирования увеличит оптический бюджет линий на 2-4 дБ из-за дополнительного проходного затухания WDM-мультиплексоров (см. рис. 1).
• в связи с появлением дополнительного оборудования на технической площадке головной станции потребуется дополнительное место для его размещения, а также дополнительная электрическая мощность и, естественно, обеспечение климатических условий для его работы.
Повторюсь: развитие волоконно-оптической сети до состояния FTTx может и не потребовать перестройки сети телевидения, если целью этого апгрейда является только модернизация сети передачи данных с постепенным отказом от использования DOCSIS.
Можно, конечно, заглянуть еще дальше и замахнуться на пассивные оптические сети передачи данных: оборудование CWDM становится все доступнее (по крайней мере, до последнего времени), при этом есть возможность снизить объем используемого активного оборудования, отправив несколько длин волн до узлов доступа по одному волокну (см. рис. 3).
2. Электроснабжение оборудования и защита оборудования
Одно из преимуществ традиционных HFC-сетей перед Ethernet-сетями — это недостижимая простота и дешевизна обеспечения надежности электроснабжения активного оборудования. Между ядром сети и абонентом вообще отсутствуют какие-либо устройства, участвующие в коммутации и маршрутизации и способные зависнуть по каким-либо причинам, HFC-сети с их дистанционным резервируемым питанием оптических приемников, магистральных и даже домовых усилителей далеко впереди по эффективности решения перед Etrhernet-сетями (при прочих равных, естественно, условиях).
Коммутаторы узлов доступа наиболее подвержены зависаниям при бросках напряжения или отключениях электроснабжения. Часто эти зависания можно устранить только перезагрузкой по питанию. Обеспечить каждый узел доступа источником бесперебойного питания с достаточным пробегом — задача вряд ли разумная, хотя и выполнимая.
Источники бесперебойного питания для узлов распределения — вещь обязательная. Выбор той или иной модели — дело личное, благо, что есть из чего выбрать. Желательно, чтобы это был полноценный online ИБП с батареями, способными обеспечить длительный пробег на полной загрузке до момента доставки на место аварии выездной бригады и, возможно, запуска генератора.
Нормативы (СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий») предписывают обеспечивать питание усилителей телевизионных сигналов самостоятельными линиями от вводно-распределительных устройств. Разумно было бы это же требование распространить и на электроснабжение активных устройств строящейся сети. Правда, выполнение этих норм потребует легальности при подключении: необходимо получить и выполнить технические условия на присоединение к сетям электроснабжения и связанные с этим бюрократические и финансовые процедуры. Тем не менее, если в местных условиях есть возможность легально получить электроснабжение от вводно-распределительного устройства (ВРУ) или главного распределительного щита (ГРЩ) здания, то, несмотря на трудо- и капиталоемкость, выполнение этих работ впоследствии позволит снизить эксплуатационные расходы.
9 января 2008 года приказом №1 Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации утверждены требования по защите сетей связи от несанк-ционированного доступа к ним и передаваемой посредством их информации. При всей полезности направления, заданного этим документом, реализация на практике хотя бы одних только технических мероприятий, предусмотренных этими требованиями, противоречит известной истине: стоимость защиты не должна превосходить ущерб от осуществления угрозы (или стоимости защищаемого объекта). Вот только некоторые положения этого документа:
• средства связи сетей передачи данных должны быть смонтированы в местах, исключающих или существенно затрудняющих несанкционированный доступ к ним;
• контейнеры, в которых размещены средства связи, находящиеся вне сооружений связи, должны быть оснащены запирающими устройствами, тревожной и охранной сигнализацией;
• линии связи должны быть проложены в местах, исключающих возможность доступа к ним без использования каких-либо инструментов или механизмов;
• абонентские линии должны быть размещены в специальных коробах и распределительных коробках, оснащенных запирающими устройствами, или внутри стен зданий, строений или проложены способом, исключающим возможность доступа к ним без использования каких-либо инструментов или механизмов.
Единственная технология и способ оказания услуги, которые полностью удовлетворяют этим требованиям — ADSL наших доблестных монополистов, причем без каких-либо затрат с их стороны: телефонная канализация досталась им в наследство и медная «лапша» есть в каждой квартире.
Арсенал защиты оборудования и сетей Ethernet и кабельных операторов не так богат, поэтому они часто страдают от случаев воровства оборудования и вандализма в отношении кабельных сооружений (преимущественно — абонентских линий от узлов доступа). Возможные способы защиты оборудования и сетей:
• размещение шкафов продуманной антивандальной конструкции в местах общего доступа (последние этажи домов) не даст злоумышленникам много времени на вскрытие подручными средствами, но может затруднить согласование такого размещения с пожарными службами МЧС. Заметность размещения, на мой взгляд, в данном случае как раз работает в пользу этого способа;
• оборудование шкафов системами сигнализации, передающими сигнал тревоги по протоколу SNMP через свободный порт коммутатора или через GSM-канал. Например, контрольный прибор можно оснастить датчиком вибрации и герконовым контактом, срабатывающим на открытие двери. При этом, естественно, необходимо, чтобы срабатывание системы сигнализации сопровождалось реакцией соответствующих служб за время, пока злоумышленник еще не успел скрыться с нечестно добытым добром. Есть коммерческие предложения по организации таких систем со стоимостью около 5 тыс. руб. за комплект из контрольного прибора и пары датчиков3;
• сейчас все больше домов оснащается системами видеонаблюдения. Можно по-пробовать договориться с владельцем такой системы об установке дополнительной скрытой видеокамеры в месте размещения узла или оборудования с выводом изображения для записи на видеорегистратор. Стоимость такого решения (видеокамера pin-hole, кабель, блок питания, работа и пр.) не превысит 10 тысяч рублей. Кроме того, многие видеорегистраторы имеют возможность управления и съема информации по сети, так что оператор и охранная фирма могут оказаться друг другу полезными;
• на легально смонтированных внутри жилых домов шкафах с оборудованием должна быть нанесена информация о владельце. Это же необходимо сделать и на кабельных линиях связи. Это нужно для того, чтобы при проведении разного рода работ (кровельные, ремонтно-строительные, электромонтажные и пр.) оператор не узнал последним, что его оборудование демонтировано как неопознанное. Кроме того, в соответствии с п.4 ст.6 закона «О связи» оператору возмещаются расходы, связанные с переустройством и переносом линий связи, в случае если эти работы явились следствием, например, строительства здания на территории, над которым проходит эта линия. Мне приходилось сталкиваться с такими случаями, и операторы, у которых была хотя бы проектная документация и разрешение на эксплуатацию объекта связи, получали эти компенсации, в то время как нелегалам приходилось переносить линии за свой счет.
3. Учет ресурсов сети
Увеличение используемой волоконной емкости, количества кабелей и трасс их прокладки рано или поздно поставит вопрос о необходимости учета ресурсов линейно-кабельных сооружений и услуг, оказываемых на этих сетях. Если при эксплуатации HFC-сетей достаточно было иметь схему связи и топологию сети, нанесенную на карту, то более сложные и разветвленные оптические сети требуют учета волоконной емкости, особенно задействованной для передачи ТВ-сигнала, каналов связи, волокон, сданных в аренду, произведенных оперативных переключений и текущего состояния портов оптического кросса, распределения VLAN, услуг связи корпоративным клиентам и пр. Кроме того, нелишним будет иметь информацию о местах размещения узлов, муфт, кроссов, длинах кабеля и т.п. Документирование возможностей собственной сети необходимо хотя бы для того, чтобы работа оператора не ставилась в зависимость от взаимоотношений с собственным персоналом и от качества работы этого персонала.
Существует специализированный софт, предназначенный для учета линейно-кабельных сооружений: как самостоятельные продукты, так и интегрированные в автоматические системы расчетов; многие требуют для своей работы использования различных географических информационных систем. В качестве примеров можно привести информационно-графическую систему «Кросс-Про» (CrossPro Inventory), АРГУС — ТУ.
В простейшем случае и с минимальными затратами эти задачи можно решить, конечно, используя возможности офисных программ (Microsoft Office или OpenOffice). Для отображения состояния топологии сети очень удобен AutoCAD или его значительно более дешевый российско-китайский аналог (практически полный аналог —
даже форматы совместимы) ZWCAD. Используя возможности CAD-программ, можно создать карту сети, на которой узлы, линии связи, муфты и пр. будут нанесены в виде блоков с атрибутами, содержащими информацию о месте расположения и размещения, типе, свойствах и особенностях. Кроме того, эти данные можно экспортировать, например, в Excel. Было бы нелишним договориться с проектной организацией о формате разработки и передачи после выполнения проектной документации. Если работы по проектированию выполняют несколько подрядчиков, нужно требовать от них единообразного отображения информации в документации.
4. Экономические аспекты строительства
Доля трудозатрат и стоимости строительно-монтажных работ на сети распределения составляет большую часть в общем объеме работ по строительству сети в целом. Связано это с большим объемом работ по прокладке кабелей между домами и по домам, по устройству кабельных вводов в дома, монтажу шкафов, сварке оптических волокон и пр. В свою очередь, затраты по сварке оптики могут составлять до трети от общего объема строительно-монтажных работ на распределительной сети, четверть — оплата труда по прокладке (подвесу) оптических кабелей. Поэтому при строительстве сетей распределения важно оптимизировать процесс таким образом, чтобы снизить непроизводительные затраты при выполнении этих операций, уменьшить величину накладных расходов, а также построить такие взаимоотношения с подрядчиками (исполнителями), чтобы исключить неоправданные расходы при ограниченном бюджете.
Например, при сварке оптических муфт можно проваривать только те волокна, которые необходимы для запуска и эксплуатации сети на первоначальном этапе, а резервные волокна — уже по мере необходимости собственными силами. Тем не менее, монтировать кросс на узле распределения необходимо сразу и в полном объеме, так как демонтаж кросса впоследствии для завершения работ может привести к остановке в оказании услуги. Важно, чтобы в проектной документации при разработке схем разварки волокон в муфтах и оптических коробках обязательно были указаны номера ложементов, в которые должны быть уложены гильзы защиты сварного соединения, а исполнительная документация содержала информацию обо всех изменениях относительно проектной — это поможет в дальнейшем без труда найти нужное волокно при проведении работ на действующей сети. Нелишними будут фотоотчеты по каждой смонтированной муфте — это может помочь впоследствии при определении качества монтажных работ и расчета стоимости.
У некоторых строительно-монтажных организаций стоимость работ по монтажу муфт, кроссов исчисляется в количестве сварок, у более опытных — дискретно, в зависимости от емкости свариваемых кабелей. Известно, что основное время при монтаже муфт занимают подготовительные операции — подготовка рабочего места, разделка покровов кабелей, смывка гидрофобного геля, подготовка муфты к монтажу, уборка места работы (у ответственных сварщиков). Собст-венно сама сварка и термоусадка гильз занимают немного времени. Поэтому стоимость сварки одного волокна в стыковой (транзитной) муфте на 48 волокон должна быть, соответственно, меньше, чем стоимость сварки одного волокна в случае разделки и сварки конца кабеля в оптической кроссовой коробке на 4 ОВ.
Еще один момент, который поможет более точно определить стоимость работ — это прокладка воздушных линий связи. Многие подрядчики стоимость монтажа воздушно-кабельных переходов исчисляют прямо пропорционально цене монтажа погонного метра кабеля. Однако, в отличие от прокладки кабелей в телефонной канализации, разница в трудоемкости монтажа, например, 50 и 80-метрового воздушного участка при прочих равных условиях не составляет ничего, за исключением, может быть, приложенной силы при натяжении (при помощи лебедки). Тем более, монтаж участка кабеля, подвешиваемого вдоль крыши, должен стоить меньше, чем аналогичная длина воздушно-кабельного перехода между двумя домами. Кроме того, в расчет нужно брать только длину между точками крепления, то есть сам воздушно-кабельный переход, а не всю строительную длину отрезка, включающую длины вводов и запас на разделку.
Стоимость выполнения работ должна учитывать стоимость подготовки исполнительной документации. Существует РД 45.156-2000 «Состав исполнительной документации на законченные строительством линейные сооружения магистральных и внутризоновых ВОЛП», ориентированный, в первую очередь, на линии связи «точка-точка», проложенные в грунте или в телефонной канализации. Для сетей связи, рассматриваемых в настоящей статье, можно рекомендовать следующий состав исполнительной документации:
• титульный лист;
• опись документов;
• заводские паспорта оптических кабелей;
• технические данные и особенности конструкции проложенного
ВОК (с эскизом поперечного сечения);
• протоколы входного контроля оптических кабелей на барабанах;
• ведомость проложенных строительных длин (отчет о прокладке);
• планы ввода кабелей в здания;
• схемы распределения оптических волокон на кассетах муфт;
• схемы расшивки кабелей на оптических кроссах;
• рефлектограммы двусторонних измерений затухания оптических трасс на смонтированных участках.
Часть изложенных рекомендаций основана на практическом опыте строительства и эксплуатации таких сетей. Надеюсь, что они окажутся полезными тем, кто только начинает модернизацию сети.
1 Имеются в виду кабели, не дающие пикового затухания сигнала в районе длины волны 1380 нм (прим. ред.).
2 Это может быть продиктовано необходимостью ввести дополнительное усиление сигнала в распределительной сети (прим. ред.).
3 Сейчас стали появляться оптические узлы с поддержкой мониторинга, штатно оборудованные таким датчиком, срабатывающим на открывание двери шкафа (прим. ред.).
|
