Активные и пассивные компоненты ВОЛС: где можно сэкономить, а где нельзя?
При проектировании и развертывании волоконно-оптических систем связи ключевую роль играют элементы, отличающиеся по своему функционалу. Часть из них требует внешнего питания и участвует в обработке сигнала, другая — выполняет вспомогательные функции, не нуждаясь в электропитании. Понимание, где допустимо снижение затрат, начинается с оценки нагрузки на линию, числа соединений, протяжённости и требований к уровню потерь.
Волоконно-оптические кабели — основа любой линии. Стоимость может колебаться в зависимости от конструкции, типа брони, диаметра модуля и плотности волокон. На прямых участках трассы, прокладываемых в кабельной канализации, допускается использование изделий типа ОКТ с одним центральным модулем, если монтаж планируется без сильных нагрузок.
В местах пересечения автодорог или зон с вероятностью механического повреждения экономия недопустима. Применяют изделия в стальной броне, например, с гофрированной лентой, выдерживающие продольное усилие до 5 кН.
Оптические кроссы — элемент, на котором можно варьировать затраты. В условиях малой загрузки шкафа, при количестве портов до 12, допустимо применение пластиковых моделей с толщиной стенки от 1,5 мм, обеспечивающих механическую защиту, но без избыточной герметизации.
В узлах агрегации с высокой плотностью портов следует использовать металлические кроссы на 48 и более адаптеров, с классом защиты не ниже IP54. Такие устройства исключают проникновение пыли и влаги, а также выдерживают температурный диапазон от -40 до +60 °С.
Разветвители (сплиттеры) важны при построении сетей типа PON. На стадии начального подключения абонентов, когда нагрузка невелика, возможно применение симметричных сплиттеров 1х4 или 1х8 с затуханием на уровне 7,2–10,5 дБ.
Однако при делении сигнала более чем на 16 выходов применять компоненты низкого класса недопустимо — отклонения по коэффициенту деления превышают 2 дБ, что приводит к нестабильной передаче. Предпочтение отдается планарным устройствам (PLC) с коэффициентом вариации до 0,5 дБ.
Стыковочные соединения — элемент, на котором часто ошибочно стремятся сэкономить. Применение несертифицированных пигтейлов и адаптеров приводит к резкому росту отражённых сигналов (ORL), особенно при длине волны 1550 нм. Показатели выше -40 дБ приводят к искажению цифрового сигнала. Использовать допустимо только заводские изделия с полировкой типа APC при соединении магистральных линий. Для промежуточных узлов, где критичность отражения меньше, допускается применение UPC.
Активные компоненты, такие как передатчики и усилители, определяют стабильность сигнала на больших расстояниях. Снизить затраты возможно при длине линии до 10 км — достаточно модулей формата SFP без термостабилизации и диапазоном работы от 0 до +70 °С.
При увеличении расстояния до 40 км и более необходимо использовать модули с DDM и лазером класса DFB, обеспечивающим стабильную мощность излучения не менее -1 дБм. Расходы увеличиваются, но падение сигнала на таких отрезках без усиления будет составлять 20–26 дБ, что недопустимо без компенсации.
Усилители EDFA применяются при построении магистральных участков. Их стоимость высока, но при длине трассы свыше 80 км они остаются единственным решением. Усилитель с выходной мощностью 20 дБм обеспечивает поддержание уровня сигнала при суммарных потерях до 26–28 дБ. Здесь экономить невозможно, так как отклонение уровня выше допустимого ведёт к увеличению BER в 10 и более раз, что делает передачу нестабильной.
Оптические муфты используются в местах соединения кабеля. На подземных участках с глубиной укладки от 1 м и выше давление почвы требует применения моделей, выдерживающих до 5 атм.
Муфты с корпусом из поликарбоната допускаются при прокладке в кабель-каналах, при этом класс герметичности не должен быть ниже IP66. В вариантах с 24–36 сварками допускается экономия за счёт упрощённого лотка, но при численности волокон выше 48 лучше применять модели с раздельным доступом к каждому слою.
Патч-корды — компоненты, где снижение расходов возможно только при длине менее 2 м и использовании в помещениях. При уличной установке необходим кабель с наружной оболочкой из LSZH и температурной стойкостью от -25 °С.
Пластиковые коннекторы с винтовой фиксацией подойдут для абонентского доступа. Однако в ядре сети допустимы только модели с прецизионной геометрией сердцевины и длиной волны 1310/1550 нм, с допуском на возвратные потери не менее -50 дБ.
Пассивные компоненты требуют учёта числа соединений. При расчёте потерь каждая сварка даёт 0,1 дБ, механический разъём — до 0,3 дБ. При большом числе ответвлений экономия на точности выполнения соединений приводит к превышению допустимого бюджета. Формула расчёта потерь линии: P = L * a + N1 * b1 + N2 * b2, где L — длина трассы, a — затухание на км, N1 и N2 — число сварок и разъёмов соответственно, b1 и b2 — потери на каждый элемент. Превышение бюджета в 2–3 дБ от расчетного ведёт к ухудшению качества передачи.
Оптические модули в оборудовании доступа — ещё один источник затрат. Внутри помещения на длине до 3 км допустимо применение CWDM-модулей малой мощности, но на сетях с агрегацией потока следует использовать модули с узкополосными фильтрами и температурной компенсацией. Для транспортных узлов применяются модели с мониторингом параметров и цифровым интерфейсом. Использовать дешевле варианты возможно только при стабильной температуре и отсутствии резких перепадов.
Коробки абонентского подключения (FTTH-боксы) — ещё одна категория, где возможны варианты. Для помещений допустимо использовать изделия с тонкими стенками и размещением до 2 сварок. При уличной установке — не менее IP65, с возможностью размещения сплиттера 1х8. Экономить на герметизации при установке на фасадах зданий или на мачтах запрещено — высок риск повреждения конденсатом.
Монтажные работы напрямую влияют на стоимость, но чрезмерное снижение затрат приводит к ухудшению характеристик. Использование сварочного аппарата с функцией автоматической центровки сердцевин оправдано при числе соединений свыше 100. При меньшем объёме — допустимы устройства с ручной настройкой дуги. На линиях длиной более 2 км потери на сварку превышают значение в 0,15 дБ при отсутствии калибровки.
Нарезка и зачистка волокон производится инструментом с точностью менее 1 мкм. Использование непрофессионального ножа приводит к сколам и затуханию до 1 дБ на одном соединении. При использовании быстросъёмных разъёмов (mechanical splice) допустимая величина потерь — до 0,7 дБ. На магистральных трассах такие соединения недопустимы. Снижать затраты за счёт подобных компонентов можно лишь в пределах подключения конечного потребителя.