Оптоволокно до x ( FTTX ; также пишется как «волокно») или волокно в петле — это общий термин для любой архитектуры широкополосной сети, использующей оптическое волокно для обеспечения всей или части локальной петли, используемой для телекоммуникаций последней мили . Поскольку оптоволоконные кабели способны передавать гораздо больше данных, чем медные кабели, особенно на большие расстояния, медные телефонные сети, построенные в 20 веке, заменяются оптоволокном. [1]
FTTX — это обобщение нескольких конфигураций развертывания оптоволокна, разделенных на две группы: FTTP/FTTH/FTTB (волокно, проложенное до помещения/дома/здания) и FTTC/N (волокно, проложенное до шкафа/узла, с медным проводом). провода, завершающие соединение).
Жилые районы, уже обслуживаемые распределительными станциями с балансной парой, требуют компромисса между стоимостью и мощностью. Чем ближе головка волокна, тем выше стоимость строительства и выше пропускная способность канала. В местах, где нет металлических сооружений, можно сэкономить немного, если не прокладывать оптоволокно к дому.
Оптоволокно до x — это ключевой метод, используемый для обеспечения доступа следующего поколения ( NGA ), который описывает значительное обновление доступной широкополосной связи за счет постепенного изменения скорости и качества услуги. Обычно это считается асимметричным со скоростью загрузкиПлюс 24 Мбит/с и высокая скорость загрузки. [2] Ofcom определяет сверхбыструю широкополосную связь как «широкополосные продукты, обеспечивающие максимальную скорость загрузки,24 Мбит/с – этот порог обычно считается максимальной скоростью, которая может поддерживаться в сетях текущего поколения (на основе меди)». [3]
Похожая сеть, называемая гибридной волоконно-коаксиальной сетью (HFC), используется операторами кабельного телевидения , но обычно не является синонимом «волокна в петле», хотя аналогичные расширенные услуги предоставляются сетями HFC. Технологии фиксированной беспроводной и мобильной беспроводной связи, такие как Wi-Fi , WiMAX и 3GPP Long Term Evolution (LTE), являются альтернативой для предоставления доступа в Интернет .
В телекоммуникационной отрасли различают несколько различных конфигураций FTTX. В настоящее время наиболее широко используются следующие термины:
Чтобы обеспечить единообразие, особенно при сравнении уровня проникновения FTTH между странами, три совета FTTH в Европе, Северной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе согласовали определения FTTH и FTTB в 2006 году [10] с обновлением в 2009 году, [11] в 2011 году. [12] и еще один в 2015 году. [13] Советы FTTH не имеют официальных определений для FTTC и FTTN.
В то время как оптоволоконные кабели могут передавать данные с высокой скоростью на большие расстояния, медные кабели, используемые в традиционных телефонных линиях и ADSL , не могут этого сделать. Например, распространенная форма Gigabit Ethernet (1 Гбит/с ) проходит по относительно экономичным медным кабелям категории 5e , 6 или 6A, но только на расстояние до 100 м (300 футов). Однако,Ethernet со скоростью 1 Гбит/с по оптоволокну может легко достигать десятков километров. Поэтому FTTP был выбран всеми крупными поставщиками услуг связи в мире для передачи данных на большие расстояния.Симметричное подключение со скоростью 1 Гбит/с непосредственно к домам потребителей. Конфигурации FTTP, в которых оптоволокно подведено непосредственно к зданию, могут обеспечить самые высокие скорости, поскольку остальные сегменты могут использовать стандартный Ethernet или коаксиальный кабель.
Оптоволокно часто называют «готовым к будущему», поскольку скорость передачи данных в соединении обычно ограничивается терминальным оборудованием, а не самим оптоволокном, что позволяет существенно повысить скорость за счет модернизации оборудования до того, как потребуется модернизировать само волокно. Тем не менее, тип и длина используемых волокон (например, многомодовые или одномодовые) имеют решающее значение для возможности их применения в будущих соединениях более1 Гбит/с .
С ростом популярности приложений и устройств потокового видео высокой четкости по запросу, таких как YouTube , Netflix , Roku и Facebook LIVE , спрос на надежную пропускную способность становится критически важным, поскольку все больше и больше людей начинают использовать эти услуги. [14]
FTTC (где оптоволокно переходит на медь в уличном шкафу), как правило, находится слишком далеко от пользователей для стандартных конфигураций Ethernet с использованием существующих медных кабелей. Обычно они используют цифровую абонентскую линию с очень высокой скоростью передачи данных (VDSL) со скоростями нисходящего потока80 Мбит/с , но она очень быстро падает, когда расстояние превышает 100 м (300 футов).
Оптоволокно до помещения (FTTP) — это форма доставки оптоволоконной связи, при которой оптическое волокно прокладывается в оптической распределительной сети от центрального офиса до помещения, занимаемого абонентом. Термин «FTTP» стал неоднозначным и может также относиться к FTTC, где волокно заканчивается на опоре, не достигая помещения.
Волоконно-оптические кабели в помещения можно разделить на категории в зависимости от того, где заканчивается оптоволокно:
Многоквартирный дом может служить примером различия между FTTH и FTTB. Если оптоволокно подведено к панели внутри квартирного блока каждого абонента, это FTTH. Если вместо этого оптоволокно доходит только до общей электрической комнаты многоквартирного дома (либо только до первого этажа , либо до каждого этажа), это FTTB.
.jpg/1280px-Inside_fibre_cab_(12945979503).jpg)
Оптоволокно до границы/шкафа (FTTC) — это телекоммуникационная система, основанная на оптоволоконных кабелях, подведенных к платформе, которая обслуживает нескольких клиентов. Каждый из этих клиентов имеет подключение к этой платформе по коаксиальному кабелю или витой паре . «Бордюр» — это абстракция, и он может с таким же успехом означать устройство, установленное на столбе, или коммуникационный шкаф, или сарай. Обычно любая система, заканчивающая оптоволокно в пределах 300 м (1000 футов) от оборудования в помещении клиента, будет описываться как FTTC. [15]
«Оптоволокно к узлу или окрестностям» (FTTN), иногда идентифицируемое, а иногда и отличающееся от «Оптоволокно к шкафу» (FTTC), [16] представляет собой телекоммуникационную архитектуру, основанную на волоконно-оптических кабелях, проложенных к шкафу, обслуживающему район. Клиенты обычно подключаются к этому шкафу с помощью традиционного коаксиального кабеля или витой пары . Зона, обслуживаемая кабинетом, обычно имеет радиус менее одной мили и может содержать несколько сотен клиентов.
FTTN позволяет предоставлять широкополосные услуги, такие как высокоскоростной Интернет. Между шкафом и клиентами используются высокоскоростные протоколы связи , такие как широкополосный кабельный доступ (обычно DOCSIS ) или какая-либо форма цифровой абонентской линии (DSL). Скорость передачи данных варьируется в зависимости от конкретного используемого протокола и от того, насколько близко клиент находится к шкафу.
В отличие от FTTP, FTTN часто использует существующую коаксиальную инфраструктуру или инфраструктуру витой пары для предоставления услуг последней мили и, следовательно, менее затратна в развертывании. Однако в долгосрочной перспективе потенциал полосы пропускания ограничен по сравнению с реализациями, которые еще больше приближают оптоволокно к абоненту.
Вариант этого метода для провайдеров кабельного телевидения используется в гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) системе. Иногда ему присваивается аббревиатура FTTLA (усилитель «оптоволокно до последнего»), когда он заменяет аналоговые усилители до последнего перед потребителем (или рядом потребителей).
FTTC позволяет предоставлять широкополосные услуги, такие как высокоскоростной Интернет. Обычно существующий провод используется с такими протоколами связи , как широкополосный кабельный доступ (обычно DOCSIS ) или какая-либо форма DSL , соединяющая тротуар/шкаф и клиентов. В этих протоколах скорость передачи данных варьируется в зависимости от конкретного используемого протокола и от того, насколько близко клиент находится к шкафу.
Там, где возможно проложить новый кабель, как оптоволоконный, так и медный Ethernet способны соединить «бордюр» с полным100 Мбит/с илиСоединение 1 Гбит/с . Даже при использовании относительно дешевой медной линии 5-й категории для наружного применения на протяжении сотен метров поддерживаются все протоколы Ethernet , включая питание через Ethernet ( PoE ) . Большинство технологий фиксированной беспроводной связи полагаются на PoE, включая Motorola Canopy , у которой есть маломощные радиомодули, способные работать наИсточник питания 12 В постоянного тока подается по кабелю длиной в несколько десятков метров.
Развертывание сетей линий электропередачи также зависит от FTTC. Используя протокол IEEE P1901 (или его предшественник HomePlug AV ), существующие электрические кабели подключаются к1 Гбит/ с от тротуара/столба/шкафа до каждой электрической розетки переменного тока в доме — покрытие, эквивалентное надежной реализации Wi-Fi , с дополнительным преимуществом единого кабеля для питания и передачи данных.
Избегая нового кабеля, а также связанных с ним затрат и обязательств, FTTC обходится дешевле в развертывании. Однако исторически он имел более низкий потенциал пропускной способности, чем FTTP. На практике относительное преимущество оптоволокна зависит от пропускной способности, доступной для транзитной связи , ограничений выставления счетов на основе использования , которые не позволяют полностью использовать возможности последней мили, а также от ограничений на оборудование и обслуживание в помещениях клиента, а также от стоимости прокладки оптоволокна, которая может сильно варьироваться в зависимости от география и тип здания.
В США и Канаде крупнейшее развертывание FTTC осуществила компания BellSouth Telecommunication . С приобретением BellSouth компанией AT&T внедрение FTTC прекратится. Будущие развертывания будут основаны на FTTN или FTTP. Существующую установку FTTC можно удалить и заменить на FTTP. [17] Тем временем Verizon объявила в марте 2010 года, что они сворачивают расширение Verizon FiOS , концентрируясь на завершении своей сети в регионах, где уже были франшизы FiOS, но не развертывались в новых регионах, предполагая, что FTTH нерентабельна за пределами этих областей.
Verizon также объявила (на выставке CES 2010) о своем выходе на арену управления данными умных домов и энергосистем , указав, что она рассматривает возможность использования FTTC на базе P1901 или какого-либо другого существующего проводного подхода для доступа в дома и получения дополнительных доходов от безопасного AES. Для развитой инфраструктуры измерения требуется полоса пропускания -128 . Однако самый крупныйРазвертывание скорости 1 Гбит/с в США, в Чаттануге , штат Теннесси , несмотря на то, что оно проводилось энергокомпанией EPB , [18] было FTTH, а не FTTC, охватывая каждого абонента на территории площадью 600 квадратных миль. Ежемесячная цена в 350 долларов США отражает в целом высокую стоимость развертывания. Однако Chattanooga EPB снизила ежемесячную цену до 70 долларов США в месяц. [19]
Исторически сложилось так, что как телефонные, так и кабельные компании избегали гибридных сетей, использующих несколько различных видов транспорта от точки своего присутствия до помещений клиента. Повышенное конкурентное ценовое давление, доступность трех различных существующих проводных решений, требования к развертыванию интеллектуальных сетей (как в Чаттануге) и лучшие инструменты гибридных сетей (с такими крупными поставщиками, как Alcatel-Lucent и Qualcomm Atheros , а также решения Wi-Fi для периферийных сетей , Усилия по протоколам IEEE 1905 и IEEE 802.21 и усовершенствования SNMP ) повышают вероятность развертывания FTTC в областях, где обслуживание FTTP/FTTH нерентабельно. По сути, FTTC служит промежуточной мерой между фиксированной беспроводной связью и FTTH, предоставляя особые преимущества для интеллектуальных устройств и электромобилей , которые уже полагаются на использование ПЛК .
Операторы по всему миру развертывают высокоскоростные сети доступа в Интернет с середины 2000-х годов. Некоторые использовали сетевую топологию, известную как Active Ethernet Point-to-Point, для доставки услуг из центрального офиса прямо в дома абонентов. Терминирование оптоволокна осуществлялось с помощью домашнего шлюза , предоставленного Advanced Digital Broadcast внутри дома абонента, который использовался совместно с другими устройствами бытовой электроники (CE).
С 2007 года итальянские провайдеры доступа Fastweb , [20] Vodafone и Wind участвовали в инициативе под названием «Оптоволокно для Италии» с целью создания общенациональной сети оптоволокна до дома в Италии. Пилотный проект, проходящий в столице Италии Риме, продемонстрировал симметричную полосу пропускания100 Мбит/с . [21] Telecom Italia, которая отказалась принять участие в инициативе «Оптоволокно для Италии», имела еще более амбициозный план по проведению оптоволокна в дом и оптоволокна для бизнеса в 138 городах к 2018 году. [22]
К концу декабря 2010 года общее количество домов с подключением оптоволокна к дому превысило 2,5 миллиона и имело более 348 000 абонентов. [22] [ нужны разъяснения ] )
В сентябре 2010 года Европейская комиссия опубликовала новые «Рекомендации по регулируемому доступу к сетям NGA» вместе со списком мер по содействию развертыванию сетей быстрого широкополосного доступа и сетей доступа следующего поколения. [23]
Portugal Telecom планирует завершить развертывание оптоволоконной связи до дома к 2020 году.200 Мбит/с вниз,Переход на 100 Мбит/с стоит 22 евро в месяц. [24]
С сентября 2017 по март 2019 года количество европейских абонентов FTTH и FTTB увеличилось почти на 16%. Ожидается, что к 2025 году общее количество помещений, переданных под инфраструктуру FTTH и FTTB, достигнет 187 миллионов по всей Европе. [25]
Google Fiber обеспечивает скорость до8 Гбит/с . [26]
Active Line Access — это развивающийся стандарт предоставления услуг через сети FTTP в Соединенном Королевстве , предложенный регулятором Ofcom и разработанный Консультативным комитетом по совместимости сетей. [27]
Большинство развертываний FTTH соответствуют одному из четырех основных типов архитектуры: централизованное разделение, распределенное разделение, звездообразная архитектура или шлейфовое соединение. Разработчики оптоволоконных сетей выбирают архитектуру на основе множества факторов, таких как физическая география местной среды, количество ожидаемых абонентов и квалификация рабочей силы. [28]
.jpg/1280px-Utility_box,_Ribnitz-Damgarten_(P1070873).jpg)
FTTN/C рассматривается как промежуточный шаг на пути к полноценному FTTH , и во многих случаях услуги Triple-Play, предоставляемые с использованием этого подхода, обеспечивают примерноДоказано, что скорость 100 Мбит/с значительно увеличивает число абонентов и ARPU [29] [30] [31] FTTN/C в настоящее время используется рядом операторов, включая AT&T в США, немецкую Deutsche Telekom , греческую OTE . , Swisscom, TIM в Италии, Proximus в Бельгии, nbn™ в Австралии и канадских операторов Telus , Cogeco и Bell Canada .
Самая простая архитектура оптической распределительной сети — это прямое волокно: каждое волокно, выходящее из центрального офиса, идет ровно к одному клиенту. Эти сети могут поддерживать большую пропускную способность, но стоят дороже из-за оптоволокна и оборудования в центральном офисе. [32]
Прямое оптоволокно обычно предпочитают новички и конкурентоспособные операторы. Преимущество заключается в том, что не исключаются сетевые технологии уровня 2, будь то пассивная оптическая сеть (PON), активная оптическая сеть (AON) или другие. Используя эту топологию, возможны любые меры регулирования. [33]
Чаще всего каждое волокно, выходящее из центрального офиса, фактически используется многими клиентами. Только когда такое волокно окажется относительно близко к потребителю, оно разделится на отдельные волокна, ориентированные на конкретного клиента. И AON, и PON достигают такого разделения.
AON полагаются на сетевое оборудование с электрическим питанием для распределения сигнала, такое как коммутатор или маршрутизатор . Обычно сигналы требуют оптико-электро-оптического преобразования в АОН. Каждый сигнал, выходящий из центрального офиса, направляется только тому заказчику, которому он предназначен.
Входящие сигналы от клиентов не сталкиваются на перекрестке, поскольку оборудование с электроприводом обеспечивает буферизацию . Активный Ethernet (тип Ethernet на первой миле ) — это распространенный AON, который использует оптические коммутаторы Ethernet для распределения сигнала, объединяя помещения клиентов и центральный офис в большую коммутируемую сеть Ethernet. Ethernet при развертывании первой мили следует топологии сети «точка-точка» или «звезда» и часто основан на скоростях Fast Ethernet до100 Мбит/с . [34]
Такие сети идентичны компьютерным сетям Ethernet, используемым на предприятиях и в академических учреждениях, за исключением того, что их целью является соединение домов и зданий с центральным офисом, а не соединение компьютеров и принтеров внутри определенного местоположения. Каждый распределительный шкаф может обслуживать до 1000 потребителей, хотя более типично 400–500.
Это соседнее оборудование выполняет коммутацию уровня 2 или коммутацию и маршрутизацию уровня 3 , полностью передавая маршрутизацию уровня 3 в центральный офис оператора связи. Стандарт IEEE 802.3ah позволяет поставщикам услуг предоставлять до1000 Мбит/с , полнодуплексный , по одному одномодовому оптоволокну FTTP, в зависимости от провайдера.
Пассивная оптическая сеть (PON) — это сетевая архитектура FTTP типа «точка-многоточка», в которой используются оптические разветвители без питания, позволяющие одному оптическому волокну обслуживать до 128 клиентов. PON снижает потребность в оптоволокне и оборудовании центрального офиса по сравнению с архитектурой «точка-точка». По этой причине, а также потому, что с момента выхода за пределы возможностей интернет-провайдера и до момента доставки к клиенту не требуются питаемые разветвители или другие активные компоненты, многие интернет-провайдеры предпочитают эту технологию. [35]
Нисходящий сигнал, поступающий из центрального офиса, передается в каждое помещение клиента, использующее оптоволокно. Шифрование используется для предотвращения подслушивания. Восходящие сигналы объединяются с использованием протокола множественного доступа, обычно множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA).
Протокол «точка-точка через Ethernet» (PPPoE) — это распространенный способ предоставления услуг тройного и четырехканального доступа (голос, видео, данные и мобильная связь) как по оптоволоконным, так и по гибридным волоконно-коаксиальным (HFC) сетям. Активный PPPoE использует выделенное волокно от центрального офиса оператора до домов абонентов, в то время как гибридные сети (часто FTTN) используют его для передачи данных по оптоволокну в промежуточную точку, чтобы обеспечить достаточно высокую пропускную способность по медным соединениям последней мили .
В последние годы этот подход становится все более популярным среди поставщиков телекоммуникационных услуг как в Северной Америке ( например , AT&T , Telus ), так и в европейских Fastweb , Telecom Italia , Telekom Austria и Deutsche Telekom . Google также рассматривал этот подход, среди прочего, как способ предоставления множества услуг через сети открытого доступа в Соединенных Штатах. [36]
Попав на частную территорию, сигнал обычно преобразуется в электрический формат.
Терминал оптической сети (ONT, термин ITU-T ) или устройство (ONU, идентичный термин IEEE ) преобразует оптический сигнал в электрический сигнал с использованием технологии тонкопленочного фильтра. Для работы этих устройств требуется электроэнергия, поэтому некоторые провайдеры подключают их к резервным батареям на случай отключения электроэнергии, чтобы обеспечить экстренный доступ к телекоммуникациям. Оконечные устройства оптических линий "распределяют" терминалы или устройства оптической сети, чтобы обеспечить назначения временных интервалов TDMA для восходящей связи.
Для FTTH и некоторых форм FTTB существующие в здании системы Ethernet, телефона и кабельного телевидения обычно подключаются напрямую к терминалу или устройству оптической сети. Если все три системы не могут напрямую связаться с устройством, можно объединить сигналы и передать их по общей среде, например Ethernet. Оказавшись ближе к конечному пользователю, такое оборудование, как маршрутизатор или контроллер сетевого интерфейса, может разделить сигналы и преобразовать их в соответствующий протокол.
Для FTTC и FTTN объединенный сигнал Интернета, видео и телефона передается в здание по существующей телефонной или кабельной проводке, пока не достигнет жилого помещения конечного пользователя, где модем VDSL или DOCSIS преобразует данные и видеосигналы в протокол Ethernet, который пересылается по кабелю конечного пользователя категории 5 .
