Оптоволокно до x ( FTTX ; также пишется как «волокно») или волокно в петле — это общий термин для любой архитектуры широкополосной сети, использующей оптоволокно для обеспечения всего или части локального шлейфа, используемого для телекоммуникаций последней мили . Поскольку оптоволоконные кабели способны переносить гораздо больше данных, чем медные кабели, особенно на большие расстояния, медные телефонные сети, построенные в 20 веке, заменяются оптоволокном. [1]
FTTX представляет собой обобщение нескольких конфигураций развертывания оптоволокна, объединенных в две группы: FTTP/FTTH/FTTB (волокно прокладывается до самого помещения/дома/здания) и FTTC/N (волокно прокладывается до шкафа/узла, а медные провода завершают соединение).
Жилые районы, уже обслуживаемые сбалансированной парной распределительной станцией, требуют компромисса между стоимостью и пропускной способностью. Чем ближе головка волокна, тем выше стоимость строительства и выше пропускная способность канала. В местах, не обслуживаемых металлическими сооружениями, небольшая экономия средств достигается за счет отказа от прокладки волокна к дому.
Оптоволокно до x — это ключевой метод, используемый для управления доступом следующего поколения ( NGA ), который описывает значительное обновление широкополосной связи, доступной путем пошагового изменения скорости и качества обслуживания. Обычно это рассматривается как асимметричное со скоростью загрузки24 Мбит/с и более и быстрая скорость загрузки. [2] Ofcom определил сверхбыструю широкополосную связь как «широкополосные продукты, которые обеспечивают максимальную скорость загрузки, превышающую24 Мбит/с – этот порог обычно считается максимальной скоростью, которую могут поддерживать сети текущего поколения (на основе меди)». [3]
Похожая сеть, называемая гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) сетью, используется операторами кабельного телевидения, но обычно не является синонимом «волокна In the loop», хотя подобные передовые услуги предоставляются сетями HFC. Фиксированные беспроводные и мобильные беспроводные технологии, такие как Wi-Fi , WiMAX и 3GPP Long Term Evolution (LTE), являются альтернативой для предоставления доступа в Интернет .
Телекоммуникационная отрасль различает несколько отдельных конфигураций FTTX. Наиболее распространенными сегодня являются следующие термины:
Для обеспечения согласованности, особенно при сравнении показателей проникновения FTTH между странами, три Совета FTTH Европы, Северной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона согласовали определения FTTH и FTTB в 2006 году [10] , с обновлениями в 2009, [11] 2011 [12] и еще одним в 2015 году [13]. Советы FTTH не имеют официальных определений 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. Например, распространенная форма Gigabit Ethernet (1 Гбит/с ) работает по относительно экономичным неэкранированным витым медным кабелям категории 5e , категории 6 или 6A , но только до 100 м (300 футов). Однако,1 Гбит/с Ethernet по оптоволокну может легко достигать десятков километров. Поэтому FTTP был выбран каждым крупным поставщиком услуг связи в мире для передачи данных на большие расстоянияСимметричные соединения 1 Гбит/с напрямую к домам потребителей. Конфигурации FTTP, которые подводят оптоволокно непосредственно в здание, могут обеспечить самые высокие скорости, поскольку остальные сегменты могут использовать стандартный Ethernet или коаксиальный кабель.
Часто говорят, что оптоволокно «защищено от будущих требований», поскольку скорость передачи данных соединения обычно ограничивается терминальным оборудованием, а не волокном, что позволяет существенно повысить скорость за счет модернизации оборудования до того, как само волокно должно быть обновлено. Тем не менее, тип и длина используемых выбранных волокон, например, многомодовое или одномодовое, имеют решающее значение для применимости для будущих соединений более1 Гбит/с .
С ростом популярности приложений и устройств для потоковой передачи видео высокой четкости по запросу , таких как YouTube , Netflix , Roku и Facebook LIVE , потребность в надежной полосе пропускания становится решающей, поскольку все больше людей начинают пользоваться этими услугами. [14]
FTTC (где оптоволокно переходит в медь в уличном шкафу) обычно слишком далеко от пользователей для стандартных конфигураций Ethernet по существующим медным кабелям. Они обычно используют цифровую абонентскую линию с очень высокой скоростью передачи данных (VDSL) на скоростях нисходящего потока80 Мбит/с , но скорость очень быстро падает, когда расстояние превышает 100 м (300 футов).
Оптоволокно до помещения (FTTP) — это форма доставки оптоволоконной связи , при которой оптоволокно прокладывается в оптической распределительной сети от центрального офиса до помещения, занимаемого абонентом. Термин «FTTP» стал неоднозначным и может также относиться к FTTC, где оптоволокно заканчивается на опоре электросети, не достигая помещения.
Оптоволокно, проложенное до помещения, можно классифицировать в зависимости от того, где заканчивается оптоволокно:
Примером различия между FTTH и FTTB может служить многоквартирный дом . Если оптоволокно проложено к панели внутри квартиры каждого абонента, то это FTTH. Если же оптоволокно идет только до общей электрощитовой многоквартирного дома (либо только до первого этажа , либо до каждого этажа), то это FTTB.
.jpg/1280px-Inside_fibre_cab_(12945979503).jpg)
Оптоволокно до бордюра/шкафа (FTTC) — это телекоммуникационная система, основанная на волоконно-оптических кабелях, проложенных к платформе, которая обслуживает нескольких клиентов. Каждый из этих клиентов имеет подключение к этой платформе через коаксиальный кабель или витую пару . «Бордюр» — это абстракция, которая может также легко означать установленное на столбе устройство или коммуникационный шкаф или сарай. Обычно любая система, заканчивающая оптоволокно в пределах 300 м (1000 футов) от оборудования помещения клиента, будет описываться как FTTC. [15]
Оптоволокно до узла или соседства (FTTN), иногда отождествляемое и иногда отличающееся от оптоволокна до шкафа (FTTC), [16] представляет собой телекоммуникационную архитектуру, основанную на волоконно-оптических кабелях, проложенных до шкафа, обслуживающего соседство. Клиенты обычно подключаются к этому шкафу с помощью традиционного коаксиального кабеля или витой пары . Зона, обслуживаемая шкафом, обычно имеет радиус менее одной мили и может содержать несколько сотен клиентов.
FTTN позволяет предоставлять широкополосные услуги, такие как высокоскоростной интернет. Высокоскоростные протоколы связи , такие как широкополосный кабельный доступ (обычно DOCSIS ) или некоторая форма цифровой абонентской линии (DSL) используются между шкафом и клиентами. Скорость передачи данных варьируется в зависимости от конкретного используемого протокола и в зависимости от того, насколько близко клиент находится к шкафу.
В отличие от FTTP, FTTN часто использует существующую коаксиальную или витую пару для предоставления услуг последней мили и, таким образом, менее затратна для развертывания. Однако в долгосрочной перспективе ее потенциал пропускной способности ограничен по сравнению с реализациями, которые еще больше приближают оптоволокно к абоненту.
Вариант этой техники для поставщиков кабельного телевидения используется в гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) системе. Иногда ей присваивается аббревиатура FTTLA (fiber-to-the-last-amplifier), когда она заменяет аналоговые усилители до последнего перед клиентом (или соседством клиентов).
FTTC позволяет предоставлять широкополосные услуги, такие как высокоскоростной интернет. Обычно существующий провод используется с протоколами связи , такими как широкополосный кабельный доступ (обычно DOCSIS ) или некоторая форма DSL, соединяющая комод/шкаф и клиентов. В этих протоколах скорость передачи данных варьируется в зависимости от точного используемого протокола и в зависимости от того, насколько близко клиент находится к шкафу.
Там, где возможно проложить новый кабель, как оптоволоконный, так и медный Ethernet способен соединить «бордюр» с полной100 Мбит/с или1 Гбит/с соединение. Даже при использовании относительно дешевой наружной меди категории 5 на протяжении сотен метров поддерживаются все протоколы Ethernet, включая питание по Ethernet (PoE) [ требуется ссылка ] . Большинство стационарных беспроводных технологий полагаются на PoE, включая Motorola Canopy , которая имеет маломощные радиостанции, способные работать наПитание 12 В постоянного тока подается по кабелю длиной в несколько десятков метров.
Развертывания сетей электропередач также опираются на FTTC. Используя протокол IEEE P1901 (или его предшественник HomePlug AV ), существующие кабели электроснабжения перемещаются наСкорость передачи данных 1 Гбит/с от бордюра/столба/шкафа до каждой электрической розетки переменного тока в доме — покрытие, эквивалентное надежной реализации Wi-Fi , с дополнительным преимуществом одного кабеля для питания и данных.
Избегая нового кабеля и его стоимости и обязательств, FTTC обходится дешевле в развертывании. Однако исторически он также имел более низкий потенциал пропускной способности, чем FTTP. На практике относительное преимущество оптоволокна зависит от пропускной способности, доступной для обратного соединения , ограничений биллинга на основе использования , которые не позволяют в полной мере использовать возможности последней мили, ограничений на оборудование и обслуживание в помещении клиента, а также стоимости прокладки оптоволокна, которая может сильно различаться в зависимости от географии и типа здания.
В Соединенных Штатах и Канаде крупнейшее развертывание FTTC было осуществлено BellSouth Telecommunications . С приобретением BellSouth компанией AT&T развертывание FTTC прекратится. Будущие развертывания будут основаны либо на FTTN, либо на FTTP. Существующее оборудование FTTC может быть удалено и заменено на FTTP. [17] Verizon , тем временем, объявила в марте 2010 года, что они сворачивают расширение Verizon FiOS , концентрируясь на завершении своей сети в областях, где уже были франшизы FiOS, но не развертывались в новых областях, [18] предполагая, что FTTH был неэкономичен за пределами этих областей.
Verizon также объявила (на выставке CES 2010) о своем выходе на арены управления данными умных домов и электросетей , указав, что она рассматривает возможность использования FTTC на основе P1901 или какого-либо другого существующего проводного подхода для доступа к домам и доступа к дополнительным доходам от защищенной полосы пропускания AES-128, необходимой для передовой инфраструктуры учета . Однако крупнейшаяРазвертывание 1 Гбит/с в Соединенных Штатах, в Чаттануге , штат Теннесси , несмотря на то, что оно проводилось энергетической компанией EPB , [19] было FTTH, а не FTTC, охватывая каждого абонента на площади 600 квадратных миль. Ежемесячная цена в 350 долларов США отражала эту в целом высокую стоимость развертывания. Однако Chattanooga EPB снизила ежемесячную цену до 70 долларов США в месяц. [20]
Исторически и телефонные, и кабельные компании избегали гибридных сетей, используя несколько различных видов транспорта от точки присутствия до помещений клиентов. Возросшее конкурентное ценовое давление, доступность трех различных существующих проводных решений, требования к развертыванию интеллектуальной сети (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 улучшения SNMP ) — все это делает развертывание FTTC более вероятным в областях, где обслуживание с помощью FTTP/FTTH экономически невыгодно. По сути, FTTC служит промежуточной мерой между фиксированной беспроводной связью и FTTH, с особыми преимуществами для интеллектуальных приборов и электромобилей , которые уже полагаются на использование PLC .
Операторы по всему миру разворачивают высокоскоростные сети доступа в Интернет с середины 2000-х годов. Некоторые использовали топологию сети, известную как Active Ethernet Point-to-Point, для доставки услуг из центрального офиса непосредственно в дома абонентов. Оптоволоконная терминация осуществлялась домашним шлюзом, предоставленным Advanced Digital Broadcast внутри дома абонента для совместного использования с другими устройствами бытовой электроники (CE).
С 2007 года итальянские провайдеры доступа Fastweb , [21] Vodafone и Wind приняли участие в инициативе под названием Fiber for Italy, целью которой было создание общенациональной сети Fiber-to-the-home в Италии. Пилотный проект, проходящий в итальянской столице Риме, показал симметричную пропускную способность100 Мбит/с . [22] Telecom Italia, отказавшаяся от участия в инициативе «Оптоволокно для Италии», имела еще более амбициозный план по прокладке оптоволокна до дома и до предприятия в 138 городах к 2018 году. [23]
К концу декабря 2010 года общее количество домов, подключенных к оптоволоконному Интернету, превысило 2,5 миллиона, а число абонентов превысило 348 000. [23] [ необходимо разъяснение ] )
В сентябре 2010 года Европейская комиссия опубликовала новую «Рекомендацию по регулируемому доступу к сетям NGA» вместе со списком мер по содействию развертыванию высокоскоростных широкополосных сетей и сетей доступа следующего поколения. [24]
Portugal Telecom планирует завершить развертывание сети «оптоволокно до дома» по всей стране к 2020 году. В настоящее время200 Мбит/с вниз,Скорость до 100 Мбит/с стоит 22 евро в месяц. [25]
В период с сентября 2017 года по март 2019 года количество европейских абонентов FTTH и FTTB увеличилось почти на 16%. Ожидается, что к 2025 году общее количество помещений, проходящих через инфраструктуру FTTH и FTTB, достигнет 187 миллионов по всей Европе. [26]
Google Fiber обеспечивает скорость до8 Гбит/с . [27]
Active Line Access — это развивающийся стандарт предоставления услуг по сетям FTTP в Соединенном Королевстве, предложенный регулятором Ofcom и разработанный Консультативным комитетом по сетевой совместимости. [28]
Большинство развертываний FTTH следуют одному из четырех основных типов архитектуры: централизованное разделение, распределенное разделение, архитектура звезды или каскадное соединение. Разработчики волоконно-оптических сетей выбирают архитектуру на основе различных факторов, таких как физическая география локальной среды, количество предполагаемых абонентов и квалификация рабочей силы. [29]
.jpg/1280px-Utility_box,_Ribnitz-Damgarten_(P1070873).jpg)
FTTN/C рассматривается как промежуточный шаг к полноценному FTTH , и во многих случаях услуги Triple Play предоставляются с использованием этого подхода для обеспечения доДоказано, что скорость 100 Мбит/с значительно увеличивает число абонентов и средний доход на одного пользователя [30] [31] [32] В настоящее время FTTN/C используется рядом операторов, включая AT&T в США, Deutsche Telekom в Германии , OTE в Греции , Swisscom, TIM в Италии, Proximus в Бельгии, nbn™ в Австралии и канадских операторов Telus , Cogeco и Bell Canada .
Простейшая архитектура оптической распределительной сети — это прямое оптоволокно: каждое оптоволокно, выходящее из центрального офиса, идет ровно к одному клиенту. Эти сети могут поддерживать большую пропускную способность, но они стоят дороже из-за оптоволокна и оборудования в центральном офисе. [33]
Прямое оптоволокно обычно предпочитают новые участники и конкурентоспособные операторы. Преимущество в том, что не исключаются никакие сетевые технологии уровня 2, будь то пассивная оптическая сеть (PON), активная оптическая сеть (AON) или другие. При использовании этой топологии возможна любая форма нормативного средства правовой защиты. [34]
Чаще всего каждое волокно, выходящее из центрального офиса, фактически используется многими клиентами. Только когда такое волокно подходит относительно близко к клиентам, оно разделяется на отдельные волокна, специфичные для клиентов. И AON, и PON достигают этого разделения.
AON используют сетевое оборудование с электрическим питанием для распределения сигнала, например, коммутатор или маршрутизатор . Обычно сигналы требуют опто-электро-оптического преобразования в AON. Каждый сигнал, покидающий центральный офис, направляется только тому клиенту, для которого он предназначен.
Входящие сигналы от клиентов избегают столкновения на перекрестке, поскольку там работает оборудование, обеспечивающее 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. Развертывания Ethernet на первой миле следуют топологии сети «точка-точка» или «звезда» и часто основаны на скоростях Fast Ethernet до100 Мбит/с . [35]
Такие сети идентичны компьютерным сетям Ethernet, используемым в бизнесе и академических учреждениях, за исключением того, что их цель — подключение домов и зданий к центральному офису, а не подключение компьютеров и принтеров в пределах местоположения. Каждый коммутационный шкаф может обслуживать до 1000 клиентов, хотя более типично 400–500.
Это соседское оборудование выполняет коммутацию уровня 2 или коммутацию и маршрутизацию уровня 3, разгружая полную маршрутизацию уровня 3 в центральный офис оператора. Стандарт IEEE 802.3ah позволяет поставщикам услуг предоставлять до1000 Мбит/с , полный дуплекс , по одному одномодовому оптоволокну FTTP, в зависимости от провайдера.
Пассивная оптическая сеть (PON) — это сетевая архитектура FTTP «точка-многоточка», в которой используются непитаемые оптические разветвители, позволяющие одному оптоволокну обслуживать до 128 клиентов. PON сокращает необходимое оптоволокно и центральное офисное оборудование по сравнению с архитектурой «точка-точка». Из-за этого, а также из-за того, что она не нуждается в питаемых разветвителях или других активных компонентах с момента выхода из помещений провайдера до момента попадания к клиенту, многие провайдеры предпочитают эту технологию. [36]
Сигнал нисходящего потока, поступающий из центрального офиса, транслируется в помещения каждого клиента, используя совместное оптоволокно. Шифрование используется для предотвращения подслушивания. Сигналы восходящего потока объединяются с использованием протокола множественного доступа, обычно множественного доступа с временным разделением (TDMA).
Протокол Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) — это распространенный способ предоставления услуг triple- и quad-play (голос, видео, данные и мобильная связь) как по оптоволоконным, так и по гибридным оптоволоконно-коаксиальным (HFC) сетям. Активный PPPoE использует выделенное оптоволокно 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 .
Этот подход становится все более популярным в последние годы среди поставщиков телекоммуникационных услуг как в Северной Америке ( например , AT&T , Telus ), так и в Европе, например, Fastweb , Telecom Italia , Telekom Austria и Deutsche Telekom . Google также рассматривала этот подход, среди прочего, как способ предоставления нескольких услуг по сетям открытого доступа в Соединенных Штатах. [37]
На частной территории сигнал обычно преобразуется в электрический формат.
Терминал оптической сети (ONT, термин ITU-T ) или блок (ONU, идентичный термин IEEE ) преобразует оптический сигнал в электрический сигнал с использованием технологии тонкопленочных фильтров. Эти блоки требуют электропитания для своей работы, поэтому некоторые провайдеры подключают их к резервным батареям на случай отключения электроэнергии, чтобы обеспечить аварийный доступ к телекоммуникациям. Оконечные устройства оптической линии «диапазонируют» терминалы или блоки оптической сети, чтобы обеспечить назначение временных интервалов TDMA для восходящей связи.
Для FTTH и некоторых форм FTTB, обычно существующие в здании системы Ethernet, телефонии и кабельного телевидения подключаются напрямую к оптическому сетевому терминалу или блоку. Если все три системы не могут напрямую достичь блока, можно объединить сигналы и передавать их по общей среде, такой как Ethernet. Когда оборудование оказывается ближе к конечному пользователю, такое оборудование, как маршрутизатор или контроллер сетевого интерфейса, может разделять сигналы и преобразовывать их в соответствующий протокол.
В случае FTTC и FTTN объединенный интернет-, видео- и телефонный сигнал передается в здание по существующей телефонной или кабельной проводке, а затем достигает жилого помещения конечного пользователя, где модем VDSL или DOCSIS преобразует данные и видеосигналы в протокол Ethernet, который передается по кабелю категории 5 конечного пользователя .
