технология пневмопрокладки оптоволокна в решенияx последней мили
Прокладка кабельной сети является наиболее трудоемким и затратным этапом создания сети доступа. Его оптимизацией в последнее время занимались многие компании, которые предложили ряд перспективных решений по формированию кабельных систем.
Одна из наиболее продвинутых из них - кабельная система компании Prysmian (бывшая Pirelli) - предназначена для построения распределительных волоконно-оптических сетей доступа к дому абонента (FTTP/FTTH). Базируется она на технологии пневмопрокладки оптического волокна (ОВ). Суть системы в том, что на первом этапе строится собственно кабельная канализация, представляющая собой ряд пустых (без ОВ) трубок и микротрубок. На втором этапе в них вдуваются волоконные модули, которые и доводят ОВ до места назначения.
проблема последних миль
При огромном разнообразии последних миль, отличающихся протяженностью и числом абонентских окончаний – масштаб последней мили в городе составляет 1–3 км, за городом 3–10 км, а в коттеджном поселке 100–1000 м – существует общая проблема, вернее, трудно решаемая задача – создание экономичной распределительной сети доступа.
Препятствием является высокая стоимость кабельной системы в расчете на одного абонента. Именно кабельная составляющая у распределительной сети представляется наиболее затратной, сложной по строительству и консервативной. Поэтому весомым активом компаний, выполняющих монтаж телекоммуникационных кабельных инфраструктур городских сетей и коттеджных поселков является то, насколько эффективно и экономично эти компании выполняют монтаж, какую технологию строительства используют. В то же время сами кабельные инфраструктуры доступа к абонентам являются одним из основных активов оператора проводной связи.
Задача еще больше усложняется, когда речь идет о волоконно-оптической сети доступа. С учетом появления новых широкополосных услуг, каковыми являются прежде всего востребованные сегодня расширенные услуги видео (VoD) и появляющиеся перспективные услуги ТВЧ (телевидения высокой четкости), становится совершенно ясным, что единственным правильным решением является строительство волоконно-оптических кабельных инфраструктур, причем оптический кабель (ОК) должен доходить до каждого дома. Такие инфраструктуры позволяют впоследствии многократно и безболезненно увеличивать скорость передачи и рассчитаны на 10 лет и более. Кроме того, можно уверенно сказать, что через 5–10 лет на территории (города) будет доминировать тот оператор, который будет иметь более разветвленные волоконно-оптические сети доступа, охватывать большее число клиентов. Сегодня технологии PON, Gigabit Ethernet, CWDM уже обеспечивают общий общем трафика в сети доступа до 10 Гбит/c. Через несколько лет на последней миле будут ?-PON, 10-Gigabit Ethernet, DWDM, а объем трафика на точку присутствия возрастет до 40-100 Гбит/c.
В существующих сетях доступа волокна мало. Услуги видео обеспечиваются за счет медного коаксиального кабеля, услуги телефонии - за счет медных витых пар, услуги Интернета - за счет тех же медных витых пар плюс xDSL или коаксиальный кабель плюс кабельные модемы. Прокладка ОК в городской кабельной канализации или в грунт сравнялась по стоимости с прокладкой кабеля из витых пар или коаксиального кабеля. Но “медь” не имеет развития в долгосрочной перспективе. В то же время, сделать разветвление ОК значительно затратнее, чем медного кабеля. Поэтому, главная проблема, стоящая сегодня при обустройстве последних миль – как создать оптимальную распределительную оптическую кабельную систему, имеющую гибкие возможности по наращиванию и разветвлению.
кабели и кабельная канализация
При строительстве городских телекоммуникационных сетей укладка кабелей (оптических, медных коаксиальных и телефонных) осуществляется в специальной построенной заранее кабельной канализации. Кабельная канализация (подземная) включает в себя совокупность линейных сооружений - кабельных каналов, технических колодцев, тоннелей, а также множества дополнительных приспособлений – кронштейнов, муфт, шкафов, стоек и т. д. Кабельная канализация обеспечивает удобство при ремонте и эксплуатации кабельных систем и позволяет заменять проложенные кабели, а также многократно наращивать кабельную инфраструктуру. Важным является емкость кабельных каналов – потенциал по наращиванию. Строительство кабельной канализации требует больших расходов. Отказ же от кабельной канализации, прокладка кабеля непосредственно в грунт, делает кабельную инфраструктуру негибкой.
Со временем существующая кабельная канализации переполняется. Часто бывает, что в колодце нет места для хранения витков кабеля, установки муфт, и проблематично или невозможно проложить новый кабель. Косвенно мы нередко бываем свидетелями переполнения кабельных каналов, каковыми в распределительных сетях являются асбестоцементные трубы, когда при строительстве нового дома в микрорайоне доведение кабельных коммуникации до этого дома сопровождается рытьем траншей, пересекающих улицы, автодороги.
Вопрос, как строить кабельную канализацию, возникает при организации телекоммуникационных инфраструктур коттеджных поселков. Прокладывать ли много оптических кабелей из центрального узла до абонентов, делать ли ответвления от магистрального ОК или использовать другое альтернативное решение? В данной статье рассмотрено одно из таких альтернативных решений – микрокабельная система Prysmian, использующая в своей основе технологию пневмопрокладки. Рассматриваемый далее продукт называется Sirocco. Кабели и волоконные модули производит Prysmian Cables & Systems по лицензии British Telecom.
технология пневмопрокладки – новый взгляд на кабельную канализацию
Особенностью технологии пневмопрокладки является поэтапное строительство волоконно-оптической кабельной системы. На первом этапе строится собственно кабельная канализация, представляющая собой кабель, объединяющий каналы – одну или множество пустых (без волокон) трубок, микротрубок в технологии Prysmian. На втором этапе в кабельные каналы кабельной канализации прокладываются ОК – в микротрубки вдуваются специальные волоконные модули.
Ключевой отличительной чертой технологии Prysmian от других технологий пневмопрокладки является использование в качестве каналов кабельной канализации трубок минимального диаметра. В табл.1 приведено сравнение системы Sirocco с типовым традиционным решением, когда армированный ОК с 8-16 волокнами затягивается в асбестоцементную трубу диметром 100 мм.
Таблица 1. Сравнительный анализ системы Sirocco и традиционного решения для распределительных оптических сетей.
В распределительных сетях важен способ ответвления волокон от кабельной канализации к абоненту. В традиционной технологии для ответвления несколько волокон от ОК требуется колодец или уличный шкаф и сварочная муфта. Как правило, при этом, даже если нужно ответвить два волокна, разрезаются все волокна в пределах модуля ОК (8 или 12 волокон) и затем перевариваются в муфте с учетом ответвлений.
В системе Sirocco при монтаже ответвления ответвляются не волокна, а трубки. При ответвлении микротрубки в ней волокон нет. Волокно вдувается только после того, как полностью проложен ответвленный кабель с трубкой до абонента. Заметим, что в других трубках магистрали при этом могут находится волокна. Все трубки, которые не ответвляются, не подвергаются вскрытию.
кабели с микротрубками
Кабели бывают на 1, 2, 4, 7, 12, 19 и 24 трубки (рис.1). Трубки все одинакового размера, внешний диаметр 5 мм, внутренний 3,5 мм.
Рис. 1. Кабели с микротрубками.
Кабели поставляются в разном исполнении: c одной оболочкой полиэтилена для прокладки в существующих полиэтиленовых трубах кабельной канализациях, но не в асбестоцементных; с двумя оболочками, что дает достаточно хорошую защиту, для прокладки в асбестоцементные каналы и непосредственно в грунт; в исполнении с армированной стальной гофролентой. В каждом случае трубки отделяются от полиэтиленового слоя водоблокирующей алюминиевой лентой, она же является и технологической. Есть также кабели для прокладки внутри зданий, не содержащие галогена в свой оболочке. Все кабели легко разделываются, на них легко выполняются продольные и поперечные разрезы так, чтобы снять внешние оболочки кабеля и добраться до трубок.
волоконные модули
В микротрубки укладываются так называемые волоконные модули. Модули бывают на 2, 4, 8 и 12 волокон (рис.2).
Рис. 2. Волоконные модули.
Все волоконные модули (за исключением модуля на 12 волокон) имеют поверхностные неоднородности, которые способствуют формированию турбулентности воздушного потока при задувке и более сильному увлечению модуля потоком.
Таблица 2. Волоконные модули EPFU (Enhanced Performance Fiber Units). Возможные типы волокон SM, MM50/125, MM62,5/125, OM3.
задувка
В одну трубку может задуваться только один волоконный модуль. Таким образом, максимальное число волокон в одном кабеле равно 288 (24 * 12). Укладка волоконного модуля в микротрубку происходит благодаря воздушному потоку, который воздействует на модуль и увлекает его за собой. Воздушный поток формируется путем подачи воздуха высокого давления с той же стороны, с которой подается в трубку волокно. Эту задачу выполняет небольшая машинка – она называется “задувная головка” (рис. 3). Она подключается к компрессору, который подает сжатый воздух, и к источнику питания. В нее также заводится волоконный модуль. Задувная головка подключается к трубке, в которую необходимо уложить модуль. В процессе задувки задувная головка, с одной стороны, толкает волоконный модуль в трубку, с другой стороны, помогает ему перемещаться внутри трубки с помощью подачи сжатого воздуха, который оказывает распределенное воздействие на волоконный модуль. Характерная скорость задувки составляет 30 м/мин.
Рис. 3. Головка задувки.
Следует отметить, что на начальной стадии процесса задувки, пока в трубке недостаточно волокна, поток воздуха еще не обеспечивает увлечения волокна за собой. Подача волоконного модуля в трубку на эту длину, которая называется “мертвой зоной”, осуществляется путем механического проталкивания со стороны вдувной головки. После преодоления “мертвой зоны” волоконный модуль начинает увлекаться воздушным потоком. Таким образом можно уложить до 1 км в одну сторону. Катушка, на которую первоначально намотан волоконный модуль, допускает его разматывание с каждой из сторон. Поэтому можно построить участок протяженностью 2 км с одной строительной длиной, если задувку вести от средней точки. При необходимости можно задувать и большую длину. Для этого после прохождения 1 км следует собирать волокно в специальную канистру (Pan) для хранения волокна, а затем опять вдувать его еще на 1 км. Теоретически можно вдуть любую длину. Но поскольку процедура с последовательным перевдуванием волокна достаточно утомительна, рекомендуется ограничиваться строительными длинами 1–2 км. С этой точки зрения задувка оптимально подходит для решений последней мили, где расстояния преимущественно невелики.
бестраншейная прокладка труб
Приведенные ниже примеры позволяют лучше представить суть рассматриваемой технологии. Для укладки кабеля в грунт или в канализацию, состоящую из микротрубок, требуется стандартная бригада кабелеукладчиков, как это обычно бывает. Однако здесь есть интересная особенность. Дело в том, что если работы ведутся в условиях городской или коттеджной территории, где застройка уже давно завершена, то эффективной может быть бестраншейная прокладка труб – под дорогами, тротуарами, заездами, заборами и т.д. Рытье траншей, вскрытие асфальта, бетона – все это стоит больших денег, согласования, последующего восстановления. Сейчас существует множество технологий бестраншейной прокладки коммуникаций – от больших машин, когда грунт высверливается, вымывается, до небольших машин, пневмопробойников. Пневмопробойники используют метод уплотнения грунта и могут эффективно применятся для проходки горизонтальных скважин в однородных грунтах на расстояние до 50 метров.
Для того чтобы сделать “прокол” под кабельную канализацию Sirocco, достаточно использовать небольшой пневмопробойник. Торпеда, типично 130 см длиной, диаметром 6,5 см и весом 25 кг может под дорогой тянуть пластиковую трубу диаметром 50 мм. В свою очередь в эту пластиковую трубу можно проложить любой кабель Prysmian, вплоть до кабеля на 24 трубки. Протяжка не составляет труда, поскольку пластик по пластику перемещается практически без трения. Для сравнения отметим, что в стандартной кабельной канализации диаметр канала (асбестоцементной трубы) равен 118 мм, и для организации “прокола” необходимо использовать крупногабаритные и следовательно более дорогие машины горизонтального бурения, или же должно производиться вскрытие дороги, асфальта, и т.д. При любых вскрытиях требуется последующее уплотнение, потому что зачастую бывает, что люди “быстро и эффективно” строят канализацию в условиях города, но через месяц после их строительства случаются провалы асфальта, которые еще долго повторно асфальтируют. В данном случае этого не происходит, потому что грунт не вынимается, а только уплотняется. Работы по созданию “прокола” и прокладке кабельной канализации Sirocco может вести бригада из 3 человек. Требуется следующее оборудование: пневмопробойник, компрессор и пластиковая труба диаметром 50 мм.
Другая бригада (1–3 человека) выполняет разделку кабеля, микротрубок и задувку волокон. Используемое оборудование и принадлежности: компрессор (электрический или бензиновый); задувная головка; приборы для обследования качества и герметичности трубок; ящик с принадлежностями; катушки с задуваемыми волоконными модулями. Все это оборудование невелико по составу и весу, несложно в управлении. Сам процесс задувки достаточно быстр и эффективен.
технология задувки для коттеджного поселка
Далее рассмотрено, каким образом применяется технологии задувки для строительства сети доступа коттеджного поселка. Можно выделить три этапа, допускающие разнесение по времени между собой (рис. 4).
Рис.4. Технология задувки для коттеджного поселка: этап 1 - прокладка кабеля с микротрубками; этап 2 - прокладка магистральных волоконных модулей и разделка волокон в шкафах; этап 3 - создание абонентских ответвлений.
Этап 1. Прокладка кабеля с микротрубками. Вначале прокладывается основной кабель с трубками. В зависимости от числа и расположения находится оптимальный маршрут и выбирается кабель с оптимальным числом трубок.
Кабель Sirocco прокладывается из центрального узла (замкнутым маршрутом, для обеспечения резервирования) и проходит поблизости всех коттеджей. По преодолению расстояний 500-1000 м кабель заводится в муфты.
Наиболее сложным представляется случай, когда коттеджный поселок сдан в эксплуатацию. Построены дороги, заезды на участки, заезды в гаражи, заборы. Имеются внутренние улицы, которые достаточно узкие, и небольшие островки тротуаров, газонов перед дорогой, забором. Таков типичный поселок. В данном случае для прокладки кабеля необходимо сделать “проколы” под заборами, дорогами, всеми заездами на участки, вдоль улиц, сделать узкие траншеи, вскрыв грунт на необходимую для прокладки кабеля глубину. После этого закладывается кабельная канализация, восстанавливается территория.
Для коттеджного поселка мы рекомендуем кабели с числом трубок 24 при распределении волокна “точка-точка”, и 19, если предполагается использование технологии “точка-многоточка”(PON для распределения сервисов через волокно по клиентам). При этом на каждые 32 дома устанавливается только один уличный шкаф или колодец. Кабель заводится в шкафы, но не разделывается, волоконных модулей в кабеле пока еще нет. После прокладки кабеля траншеи зарываются, восстанавливаются все места открытого грунта. Ввиду отсутствия на этом этапе работ по подключению домов время, в течение которого грунт вскрыт, невелико и ограничено только прокладкой одного кабеля.
Этап 2. Подготовка поселка к подключению. На этом этапе происходит задувка волоконных модулей в три магистральные трубки кабеля, разделка волокон в центральном узле и в шкафах (сварка, терминирование, подключение к разветвителям, вывод на кроссовое поле волокон) – поселок можно считать готовым к подключению.
При архитектуре “точка-многоточка” внутри шкафа будут находиться сплайс-пластины, разветвители 2x32 и кроссовое поле. Дополнительный разветвитель внутри шкафа – опция, позволяющая, наряду с сетью PON построить сеть CATV, либо резервную сеть PON, которая может понадобиться при реконструкции и наращивании.
Инвестиции на этапе 2 в разы меньше по сравнению с традиционным решением, разводкой стандартного ОК по домам – процедурой наиболее трудоемкой и мало поддающейся автоматизации. Фактически, в последнем случае пришлось бы делать один колодец не на 32 дома, как в случае системы Sirocco, а на 2–4 дома с установкой сварочных муфт для организации ответвлений оптических сегментов, и прокладывать пластиковые трубы диаметром не 50 мм, а 90 мм, поскольку в одной канализации будут еще ОК, идущие к коттеджам.
Этап 3. Подключение отдельных абонентов. Подключение абонентов осуществляется следующим образом (рис. 4-в). В непосредственной близости от коттеджного участка абонента, там, где проходит основной кабель с трубками, вскрывается грунт, освобождается участок кабеля длиной около 1 м, делаются два поперечных разреза на расстоянии примерно 20 см, делается продольный разрез и вскрывается оболочка. Находится нужная, зарезервированная ранее микротрубка, она разрезается и соединяется небольшой пластиковой муфтой с трубкой отводного кабеля. Отводной кабель, который содержит одну трубку, доходит непосредственно до дома. Затем место ответвления закрывается коробом и снова засыпается грунтом, грунтовое покрытие восстанавливается.
Отводной кабель с одной трубкой проводится по участку, под забором, при необходимости с проколами. Кабель на одну трубку тонкий. Чтобы ввести кабель (трубку) в дом используются специальные защищенные вводы в здание.
После того, как трубка доведена до дома, из точки, где находится шкаф с разделанными магистральными волокнами, осуществляется задувка волоконного модуля, который приходит непосредственно в дом. Задуваемый модуль может быть на 2 или 4 волокна. Затем происходит приваривание волокон модуля к выходным полюсам разветвителей. Возможно также терминирование волокон и вывод их на кроссовое поле уличного шкафа. При этом волокна – выходные полюса разветвителя – также должны быть терминированы и выведены на кроссовое поле. Завершают соединения оптические соединительные шнуры. Далее устанавливается электронное оборудование в доме и конфигурируется оборудование в центральном офисе под предоставляемые услуги (рис.5).
Рис. 5. Общая схема разводки волокон в трубках (сегмент на 32 дома).
Следует отметить, что нет необходимости подключать всех абонентов одновременно. Даже если в коттеджном поселке только 20% домов желают подключиться сразу, оператору их подключать выгодно, потому что он не несет затраты, касающиеся оставшихся 80% домов. Основные затраты – отводы, задувки последних волокон, оформление этих волокон в доме, подключение домашнего оборудования – он несет непосредственно при подключении отдельного клиента. Этим предлагаемая технология крайне привлекательна.
Начальные затраты по отношению к конечным затратам могут отличаться в 5 раз. То есть инвестиции можно сделать в 5 раз меньше, чтобы подготовить абонента к подключению, чтобы потом не проводить никакие земляные работы кроме работ на его участке. При использовании традиционной технологии на каждый участок, независимо от того, есть ли на нем дом или будет построен в будущем, надо заводить кабель.
Также кабельная система Sirocco будет достаточно эффективной, если оператор хочет использовать медиаконвертеры и давать сервис по системе “точка- точка”.
монтаж системы Sirocco в городе
Монтаж системы Sirocco в городе имеет определенные преимущества перед традиционной прокладкой ОК как при использовании существующей кабельной канализации, так и при укладке непосредственно в грунт.
Прокладка кабеля в городе в существующей кабельной канализации. Часто прокладка новых ОК в существующей кабельной канализации осложнена недостатком свободного места. Особенно остро нехватка места наблюдается в колодцах – местах ответвления, где традиционно имеется скопление муфт и мотков кабеля. Мотки кабеля необходимы, чтобы работа по сварке волокон велась на поверхности. Здесь преимущество альтернативного решения на основе технологии пневмопрокладки проявляется в том, что это решение требует минимума свободного пространства. При создании ответвления от кабеля с микротрубками понадобится только T-ответвитель, при этом выполняется описанная ранее процедура создания ответвления. Следовательно, можно забыть и про дополнительные витки с излишками кабеля, и про сваривание волокон. Другим преимуществом является то, что внутри существующей кабельной канализации появляется новая многоканальная кабельная канализация, обеспечивающая максимальную гибкость при прокладке оптических кабелей (модулей в данном случае).
Прокладка кабеля в городе непосредственно в грунт. Кабельная канализация города часто находится в плачевном состоянии. Она уже загружена большим количеством медных кабелей и там уже нет места, колодцы завалены, засыпаны землей и требуют капитального ремонта.
Может случиться, что в кабельной канализации города имеется свободное место, но за прокладку кабеля хозяин коммуникаций – местная телефонная компания, получившая в бессрочную аренду эту кабельную канализацию – выставляет очень большой счет, предлагая таким образом поучаствовать в реконструкции своих кабельных коммуникаций. Разного рода препоны испытывают альтернативные операторы. Например, новые российские операторы дальней связи, имеющие заходы в города и желающие создать там свои клиентские базы.
В итоге для альтернативного оператора остается единственный путь – строить свою собственную кабельную канализацию. Традиционное решение представляется дорогим, поскольку в “сложных местах” требует прокладки асбестоцементных труб большого диаметра, а в местах потенциального ответвления - установки колодцев. Строительство кабельной системы Sirocco в городе аналогично ее строительству в загородном коттеджном поселке. Переносятся на город и все основные преимущества системы, обеспечивающие экономную инсталляцию.
Масштабы расстояний в городе выше, чем в коттеджном поселке – сварочные муфты или шкафы в системе Sirocco оптимально располагать на расстояниях до 1 км.
Резюмируя изложенное выше, отметим основные преимущества и недостатки технологии пневмопрокладки системы Sirocco.
преимущества
Малый диаметр кабелей. Малый диаметр кабелей и большое разнообразие кабелей на разное число каналов позволяет находить оптимальное решение в каждом конкретном случае и значительно снижать общую стоимость работ по инсталляции кабельной системы.
Бесколодезные ответвления. В традиционном решении, ответвления от оптического кабеля, как правило, выполняются в колодцах. Для того, чтобы это было возможным, еще на этапе прокладки магистрального ОК в тех колодцах, в которых планируются в будущем ответвления, делают запас кабеля длиной несколько метров. Когда производится ответвление, кабель вскрывается, разрезается модуль с волокнами, делаются сварки и устанавливаются муфты. В системе Sirocco создание ответвления не требует организации колодца. Фактически, происходит предварительная маршрутизация кабельных каналов, после чего вдуваются волокна.
Отложенная и повторная задувки волоконных модулей. При монтаже системы Sirocco сначала строится кабельная канализация – кабель с пустыми трубками. Волоконные модули прокладываются позже. Это предоставляет операторам и монтажным компаниям, строящим оптические последние мили и магистральные участки, большую гибкость, поскольку вопрос числа волокон на момент начала инсталляции бывает открытым. Таким образом, существенно уменьшаются стартовые затраты. Дополнительные волокна, которых может быть до сотни и более на кабель, могут потребоваться позже, например, через 1–5 лет. Прокладка их в самом начале означала бы дополнительные терминирование и разводку на кроссе, то есть инвестиции, которые смогли бы окупиться только через несколько лет. Если свободных трубок в кабеле нет, а потребность в увеличении числа волокон остается, можно выдуть из трубки волоконный модуль с небольшим числом волокон, а в место него повторно задуть волоконный модуль на большее число волокон.
недостатки
Более высокая стоимость оптического кабеля Sirocco на прямых участках без ответвлений, по сравнению с обычным оптическим кабелем российского производства.
Дополнительное оборудование для монтажа.
Выше требования к процессу монтажа. Процесс монтажа требует более высокой квалификации от персонала, выполняющего инсталляцию системы Sirocco. Однако бригада монтажников значительно меньше.
Ограничение строительной длины. Задувка волокна в системе Sirocco допускается на длину 1 км. На этой длине обеспечивается максимальная экономичность. Непрерывный (без сварок) сегмент волокна длиной 2 км можно построить, если вдувать волокно из средней точки. Еще большая длина непрерывного участка волокна допустима, но для этого требуется повторная задувка волокна в промежуточных точках. Процесс монтажа с повторными задувками не обеспечивает такой высокой экономичности, как монтаж на расстояния до 1 км.
Гаскевич Е.Б., генеральный директор компании «Тералинк», Убайдуллаев Р.Р., к.ф-м.н.
Одна из наиболее продвинутых из них - кабельная система компании Prysmian (бывшая Pirelli) - предназначена для построения распределительных волоконно-оптических сетей доступа к дому абонента (FTTP/FTTH). Базируется она на технологии пневмопрокладки оптического волокна (ОВ). Суть системы в том, что на первом этапе строится собственно кабельная канализация, представляющая собой ряд пустых (без ОВ) трубок и микротрубок. На втором этапе в них вдуваются волоконные модули, которые и доводят ОВ до места назначения.
проблема последних миль
При огромном разнообразии последних миль, отличающихся протяженностью и числом абонентских окончаний – масштаб последней мили в городе составляет 1–3 км, за городом 3–10 км, а в коттеджном поселке 100–1000 м – существует общая проблема, вернее, трудно решаемая задача – создание экономичной распределительной сети доступа.
Препятствием является высокая стоимость кабельной системы в расчете на одного абонента. Именно кабельная составляющая у распределительной сети представляется наиболее затратной, сложной по строительству и консервативной. Поэтому весомым активом компаний, выполняющих монтаж телекоммуникационных кабельных инфраструктур городских сетей и коттеджных поселков является то, насколько эффективно и экономично эти компании выполняют монтаж, какую технологию строительства используют. В то же время сами кабельные инфраструктуры доступа к абонентам являются одним из основных активов оператора проводной связи.
Задача еще больше усложняется, когда речь идет о волоконно-оптической сети доступа. С учетом появления новых широкополосных услуг, каковыми являются прежде всего востребованные сегодня расширенные услуги видео (VoD) и появляющиеся перспективные услуги ТВЧ (телевидения высокой четкости), становится совершенно ясным, что единственным правильным решением является строительство волоконно-оптических кабельных инфраструктур, причем оптический кабель (ОК) должен доходить до каждого дома. Такие инфраструктуры позволяют впоследствии многократно и безболезненно увеличивать скорость передачи и рассчитаны на 10 лет и более. Кроме того, можно уверенно сказать, что через 5–10 лет на территории (города) будет доминировать тот оператор, который будет иметь более разветвленные волоконно-оптические сети доступа, охватывать большее число клиентов. Сегодня технологии PON, Gigabit Ethernet, CWDM уже обеспечивают общий общем трафика в сети доступа до 10 Гбит/c. Через несколько лет на последней миле будут ?-PON, 10-Gigabit Ethernet, DWDM, а объем трафика на точку присутствия возрастет до 40-100 Гбит/c.
В существующих сетях доступа волокна мало. Услуги видео обеспечиваются за счет медного коаксиального кабеля, услуги телефонии - за счет медных витых пар, услуги Интернета - за счет тех же медных витых пар плюс xDSL или коаксиальный кабель плюс кабельные модемы. Прокладка ОК в городской кабельной канализации или в грунт сравнялась по стоимости с прокладкой кабеля из витых пар или коаксиального кабеля. Но “медь” не имеет развития в долгосрочной перспективе. В то же время, сделать разветвление ОК значительно затратнее, чем медного кабеля. Поэтому, главная проблема, стоящая сегодня при обустройстве последних миль – как создать оптимальную распределительную оптическую кабельную систему, имеющую гибкие возможности по наращиванию и разветвлению.
кабели и кабельная канализация
При строительстве городских телекоммуникационных сетей укладка кабелей (оптических, медных коаксиальных и телефонных) осуществляется в специальной построенной заранее кабельной канализации. Кабельная канализация (подземная) включает в себя совокупность линейных сооружений - кабельных каналов, технических колодцев, тоннелей, а также множества дополнительных приспособлений – кронштейнов, муфт, шкафов, стоек и т. д. Кабельная канализация обеспечивает удобство при ремонте и эксплуатации кабельных систем и позволяет заменять проложенные кабели, а также многократно наращивать кабельную инфраструктуру. Важным является емкость кабельных каналов – потенциал по наращиванию. Строительство кабельной канализации требует больших расходов. Отказ же от кабельной канализации, прокладка кабеля непосредственно в грунт, делает кабельную инфраструктуру негибкой.
Со временем существующая кабельная канализации переполняется. Часто бывает, что в колодце нет места для хранения витков кабеля, установки муфт, и проблематично или невозможно проложить новый кабель. Косвенно мы нередко бываем свидетелями переполнения кабельных каналов, каковыми в распределительных сетях являются асбестоцементные трубы, когда при строительстве нового дома в микрорайоне доведение кабельных коммуникации до этого дома сопровождается рытьем траншей, пересекающих улицы, автодороги.
Вопрос, как строить кабельную канализацию, возникает при организации телекоммуникационных инфраструктур коттеджных поселков. Прокладывать ли много оптических кабелей из центрального узла до абонентов, делать ли ответвления от магистрального ОК или использовать другое альтернативное решение? В данной статье рассмотрено одно из таких альтернативных решений – микрокабельная система Prysmian, использующая в своей основе технологию пневмопрокладки. Рассматриваемый далее продукт называется Sirocco. Кабели и волоконные модули производит Prysmian Cables & Systems по лицензии British Telecom.
технология пневмопрокладки – новый взгляд на кабельную канализацию
Особенностью технологии пневмопрокладки является поэтапное строительство волоконно-оптической кабельной системы. На первом этапе строится собственно кабельная канализация, представляющая собой кабель, объединяющий каналы – одну или множество пустых (без волокон) трубок, микротрубок в технологии Prysmian. На втором этапе в кабельные каналы кабельной канализации прокладываются ОК – в микротрубки вдуваются специальные волоконные модули.
Ключевой отличительной чертой технологии Prysmian от других технологий пневмопрокладки является использование в качестве каналов кабельной канализации трубок минимального диаметра. В табл.1 приведено сравнение системы Sirocco с типовым традиционным решением, когда армированный ОК с 8-16 волокнами затягивается в асбестоцементную трубу диметром 100 мм.
| Элементы и параметры системы | Система Sirocco | Традиционное решение |
| Кабельная канализация | Кабель из микротрубок | Совокупность асбестоцементных труб |
| Кабельный канал (внешний/внутренний диаметр) | Микротрубка (5/3,5 мм) | Асбестоцементная трубка /118/100 мм |
| Оптический кабель (диаметр) | Волоконный модуль (1,3 мм, 12 волокон) | Армированный ОК (15 мм) |
| Число волокон ОК | От 2 до 288 | 8/16/24/32/48 и более |
| Способ ответвления канализации | Муфта (бесколодезный способ) | Колодцы |
| Диаметр системы | 39 мм (24 трубки) | 300 мм (4 канала) |
Таблица 1. Сравнительный анализ системы Sirocco и традиционного решения для распределительных оптических сетей.
В распределительных сетях важен способ ответвления волокон от кабельной канализации к абоненту. В традиционной технологии для ответвления несколько волокон от ОК требуется колодец или уличный шкаф и сварочная муфта. Как правило, при этом, даже если нужно ответвить два волокна, разрезаются все волокна в пределах модуля ОК (8 или 12 волокон) и затем перевариваются в муфте с учетом ответвлений.
В системе Sirocco при монтаже ответвления ответвляются не волокна, а трубки. При ответвлении микротрубки в ней волокон нет. Волокно вдувается только после того, как полностью проложен ответвленный кабель с трубкой до абонента. Заметим, что в других трубках магистрали при этом могут находится волокна. Все трубки, которые не ответвляются, не подвергаются вскрытию.
кабели с микротрубками
Кабели бывают на 1, 2, 4, 7, 12, 19 и 24 трубки (рис.1). Трубки все одинакового размера, внешний диаметр 5 мм, внутренний 3,5 мм.
Рис. 1. Кабели с микротрубками.
Кабели поставляются в разном исполнении: c одной оболочкой полиэтилена для прокладки в существующих полиэтиленовых трубах кабельной канализациях, но не в асбестоцементных; с двумя оболочками, что дает достаточно хорошую защиту, для прокладки в асбестоцементные каналы и непосредственно в грунт; в исполнении с армированной стальной гофролентой. В каждом случае трубки отделяются от полиэтиленового слоя водоблокирующей алюминиевой лентой, она же является и технологической. Есть также кабели для прокладки внутри зданий, не содержащие галогена в свой оболочке. Все кабели легко разделываются, на них легко выполняются продольные и поперечные разрезы так, чтобы снять внешние оболочки кабеля и добраться до трубок.
волоконные модули
В микротрубки укладываются так называемые волоконные модули. Модули бывают на 2, 4, 8 и 12 волокон (рис.2).
Рис. 2. Волоконные модули.
Все волоконные модули (за исключением модуля на 12 волокон) имеют поверхностные неоднородности, которые способствуют формированию турбулентности воздушного потока при задувке и более сильному увлечению модуля потоком.
| Параметр | 2 волокна | 4 волокна | 8 волокон | 12 волокон |
| Диаметр, мм | 1 | 1 | 1,4 | 1,3 |
| Вес, г/м | 0,8 | 0,8 | 1,5 | 1,64 |
| Длина задувки, м | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
Таблица 2. Волоконные модули EPFU (Enhanced Performance Fiber Units). Возможные типы волокон SM, MM50/125, MM62,5/125, OM3.
задувка
В одну трубку может задуваться только один волоконный модуль. Таким образом, максимальное число волокон в одном кабеле равно 288 (24 * 12). Укладка волоконного модуля в микротрубку происходит благодаря воздушному потоку, который воздействует на модуль и увлекает его за собой. Воздушный поток формируется путем подачи воздуха высокого давления с той же стороны, с которой подается в трубку волокно. Эту задачу выполняет небольшая машинка – она называется “задувная головка” (рис. 3). Она подключается к компрессору, который подает сжатый воздух, и к источнику питания. В нее также заводится волоконный модуль. Задувная головка подключается к трубке, в которую необходимо уложить модуль. В процессе задувки задувная головка, с одной стороны, толкает волоконный модуль в трубку, с другой стороны, помогает ему перемещаться внутри трубки с помощью подачи сжатого воздуха, который оказывает распределенное воздействие на волоконный модуль. Характерная скорость задувки составляет 30 м/мин.
Рис. 3. Головка задувки.
Следует отметить, что на начальной стадии процесса задувки, пока в трубке недостаточно волокна, поток воздуха еще не обеспечивает увлечения волокна за собой. Подача волоконного модуля в трубку на эту длину, которая называется “мертвой зоной”, осуществляется путем механического проталкивания со стороны вдувной головки. После преодоления “мертвой зоны” волоконный модуль начинает увлекаться воздушным потоком. Таким образом можно уложить до 1 км в одну сторону. Катушка, на которую первоначально намотан волоконный модуль, допускает его разматывание с каждой из сторон. Поэтому можно построить участок протяженностью 2 км с одной строительной длиной, если задувку вести от средней точки. При необходимости можно задувать и большую длину. Для этого после прохождения 1 км следует собирать волокно в специальную канистру (Pan) для хранения волокна, а затем опять вдувать его еще на 1 км. Теоретически можно вдуть любую длину. Но поскольку процедура с последовательным перевдуванием волокна достаточно утомительна, рекомендуется ограничиваться строительными длинами 1–2 км. С этой точки зрения задувка оптимально подходит для решений последней мили, где расстояния преимущественно невелики.
бестраншейная прокладка труб
Приведенные ниже примеры позволяют лучше представить суть рассматриваемой технологии. Для укладки кабеля в грунт или в канализацию, состоящую из микротрубок, требуется стандартная бригада кабелеукладчиков, как это обычно бывает. Однако здесь есть интересная особенность. Дело в том, что если работы ведутся в условиях городской или коттеджной территории, где застройка уже давно завершена, то эффективной может быть бестраншейная прокладка труб – под дорогами, тротуарами, заездами, заборами и т.д. Рытье траншей, вскрытие асфальта, бетона – все это стоит больших денег, согласования, последующего восстановления. Сейчас существует множество технологий бестраншейной прокладки коммуникаций – от больших машин, когда грунт высверливается, вымывается, до небольших машин, пневмопробойников. Пневмопробойники используют метод уплотнения грунта и могут эффективно применятся для проходки горизонтальных скважин в однородных грунтах на расстояние до 50 метров.
Для того чтобы сделать “прокол” под кабельную канализацию Sirocco, достаточно использовать небольшой пневмопробойник. Торпеда, типично 130 см длиной, диаметром 6,5 см и весом 25 кг может под дорогой тянуть пластиковую трубу диаметром 50 мм. В свою очередь в эту пластиковую трубу можно проложить любой кабель Prysmian, вплоть до кабеля на 24 трубки. Протяжка не составляет труда, поскольку пластик по пластику перемещается практически без трения. Для сравнения отметим, что в стандартной кабельной канализации диаметр канала (асбестоцементной трубы) равен 118 мм, и для организации “прокола” необходимо использовать крупногабаритные и следовательно более дорогие машины горизонтального бурения, или же должно производиться вскрытие дороги, асфальта, и т.д. При любых вскрытиях требуется последующее уплотнение, потому что зачастую бывает, что люди “быстро и эффективно” строят канализацию в условиях города, но через месяц после их строительства случаются провалы асфальта, которые еще долго повторно асфальтируют. В данном случае этого не происходит, потому что грунт не вынимается, а только уплотняется. Работы по созданию “прокола” и прокладке кабельной канализации Sirocco может вести бригада из 3 человек. Требуется следующее оборудование: пневмопробойник, компрессор и пластиковая труба диаметром 50 мм.
Другая бригада (1–3 человека) выполняет разделку кабеля, микротрубок и задувку волокон. Используемое оборудование и принадлежности: компрессор (электрический или бензиновый); задувная головка; приборы для обследования качества и герметичности трубок; ящик с принадлежностями; катушки с задуваемыми волоконными модулями. Все это оборудование невелико по составу и весу, несложно в управлении. Сам процесс задувки достаточно быстр и эффективен.
технология задувки для коттеджного поселка
Далее рассмотрено, каким образом применяется технологии задувки для строительства сети доступа коттеджного поселка. Можно выделить три этапа, допускающие разнесение по времени между собой (рис. 4).
Рис.4. Технология задувки для коттеджного поселка: этап 1 - прокладка кабеля с микротрубками; этап 2 - прокладка магистральных волоконных модулей и разделка волокон в шкафах; этап 3 - создание абонентских ответвлений.
Этап 1. Прокладка кабеля с микротрубками. Вначале прокладывается основной кабель с трубками. В зависимости от числа и расположения находится оптимальный маршрут и выбирается кабель с оптимальным числом трубок.
Кабель Sirocco прокладывается из центрального узла (замкнутым маршрутом, для обеспечения резервирования) и проходит поблизости всех коттеджей. По преодолению расстояний 500-1000 м кабель заводится в муфты.
Наиболее сложным представляется случай, когда коттеджный поселок сдан в эксплуатацию. Построены дороги, заезды на участки, заезды в гаражи, заборы. Имеются внутренние улицы, которые достаточно узкие, и небольшие островки тротуаров, газонов перед дорогой, забором. Таков типичный поселок. В данном случае для прокладки кабеля необходимо сделать “проколы” под заборами, дорогами, всеми заездами на участки, вдоль улиц, сделать узкие траншеи, вскрыв грунт на необходимую для прокладки кабеля глубину. После этого закладывается кабельная канализация, восстанавливается территория.
Для коттеджного поселка мы рекомендуем кабели с числом трубок 24 при распределении волокна “точка-точка”, и 19, если предполагается использование технологии “точка-многоточка”(PON для распределения сервисов через волокно по клиентам). При этом на каждые 32 дома устанавливается только один уличный шкаф или колодец. Кабель заводится в шкафы, но не разделывается, волоконных модулей в кабеле пока еще нет. После прокладки кабеля траншеи зарываются, восстанавливаются все места открытого грунта. Ввиду отсутствия на этом этапе работ по подключению домов время, в течение которого грунт вскрыт, невелико и ограничено только прокладкой одного кабеля.
Этап 2. Подготовка поселка к подключению. На этом этапе происходит задувка волоконных модулей в три магистральные трубки кабеля, разделка волокон в центральном узле и в шкафах (сварка, терминирование, подключение к разветвителям, вывод на кроссовое поле волокон) – поселок можно считать готовым к подключению.
При архитектуре “точка-многоточка” внутри шкафа будут находиться сплайс-пластины, разветвители 2x32 и кроссовое поле. Дополнительный разветвитель внутри шкафа – опция, позволяющая, наряду с сетью PON построить сеть CATV, либо резервную сеть PON, которая может понадобиться при реконструкции и наращивании.
Инвестиции на этапе 2 в разы меньше по сравнению с традиционным решением, разводкой стандартного ОК по домам – процедурой наиболее трудоемкой и мало поддающейся автоматизации. Фактически, в последнем случае пришлось бы делать один колодец не на 32 дома, как в случае системы Sirocco, а на 2–4 дома с установкой сварочных муфт для организации ответвлений оптических сегментов, и прокладывать пластиковые трубы диаметром не 50 мм, а 90 мм, поскольку в одной канализации будут еще ОК, идущие к коттеджам.
Этап 3. Подключение отдельных абонентов. Подключение абонентов осуществляется следующим образом (рис. 4-в). В непосредственной близости от коттеджного участка абонента, там, где проходит основной кабель с трубками, вскрывается грунт, освобождается участок кабеля длиной около 1 м, делаются два поперечных разреза на расстоянии примерно 20 см, делается продольный разрез и вскрывается оболочка. Находится нужная, зарезервированная ранее микротрубка, она разрезается и соединяется небольшой пластиковой муфтой с трубкой отводного кабеля. Отводной кабель, который содержит одну трубку, доходит непосредственно до дома. Затем место ответвления закрывается коробом и снова засыпается грунтом, грунтовое покрытие восстанавливается.
Отводной кабель с одной трубкой проводится по участку, под забором, при необходимости с проколами. Кабель на одну трубку тонкий. Чтобы ввести кабель (трубку) в дом используются специальные защищенные вводы в здание.
После того, как трубка доведена до дома, из точки, где находится шкаф с разделанными магистральными волокнами, осуществляется задувка волоконного модуля, который приходит непосредственно в дом. Задуваемый модуль может быть на 2 или 4 волокна. Затем происходит приваривание волокон модуля к выходным полюсам разветвителей. Возможно также терминирование волокон и вывод их на кроссовое поле уличного шкафа. При этом волокна – выходные полюса разветвителя – также должны быть терминированы и выведены на кроссовое поле. Завершают соединения оптические соединительные шнуры. Далее устанавливается электронное оборудование в доме и конфигурируется оборудование в центральном офисе под предоставляемые услуги (рис.5).
Рис. 5. Общая схема разводки волокон в трубках (сегмент на 32 дома).
Следует отметить, что нет необходимости подключать всех абонентов одновременно. Даже если в коттеджном поселке только 20% домов желают подключиться сразу, оператору их подключать выгодно, потому что он не несет затраты, касающиеся оставшихся 80% домов. Основные затраты – отводы, задувки последних волокон, оформление этих волокон в доме, подключение домашнего оборудования – он несет непосредственно при подключении отдельного клиента. Этим предлагаемая технология крайне привлекательна.
Начальные затраты по отношению к конечным затратам могут отличаться в 5 раз. То есть инвестиции можно сделать в 5 раз меньше, чтобы подготовить абонента к подключению, чтобы потом не проводить никакие земляные работы кроме работ на его участке. При использовании традиционной технологии на каждый участок, независимо от того, есть ли на нем дом или будет построен в будущем, надо заводить кабель.
Также кабельная система Sirocco будет достаточно эффективной, если оператор хочет использовать медиаконвертеры и давать сервис по системе “точка- точка”.
монтаж системы Sirocco в городе
Монтаж системы Sirocco в городе имеет определенные преимущества перед традиционной прокладкой ОК как при использовании существующей кабельной канализации, так и при укладке непосредственно в грунт.
Прокладка кабеля в городе в существующей кабельной канализации. Часто прокладка новых ОК в существующей кабельной канализации осложнена недостатком свободного места. Особенно остро нехватка места наблюдается в колодцах – местах ответвления, где традиционно имеется скопление муфт и мотков кабеля. Мотки кабеля необходимы, чтобы работа по сварке волокон велась на поверхности. Здесь преимущество альтернативного решения на основе технологии пневмопрокладки проявляется в том, что это решение требует минимума свободного пространства. При создании ответвления от кабеля с микротрубками понадобится только T-ответвитель, при этом выполняется описанная ранее процедура создания ответвления. Следовательно, можно забыть и про дополнительные витки с излишками кабеля, и про сваривание волокон. Другим преимуществом является то, что внутри существующей кабельной канализации появляется новая многоканальная кабельная канализация, обеспечивающая максимальную гибкость при прокладке оптических кабелей (модулей в данном случае).
Прокладка кабеля в городе непосредственно в грунт. Кабельная канализация города часто находится в плачевном состоянии. Она уже загружена большим количеством медных кабелей и там уже нет места, колодцы завалены, засыпаны землей и требуют капитального ремонта.
Может случиться, что в кабельной канализации города имеется свободное место, но за прокладку кабеля хозяин коммуникаций – местная телефонная компания, получившая в бессрочную аренду эту кабельную канализацию – выставляет очень большой счет, предлагая таким образом поучаствовать в реконструкции своих кабельных коммуникаций. Разного рода препоны испытывают альтернативные операторы. Например, новые российские операторы дальней связи, имеющие заходы в города и желающие создать там свои клиентские базы.
В итоге для альтернативного оператора остается единственный путь – строить свою собственную кабельную канализацию. Традиционное решение представляется дорогим, поскольку в “сложных местах” требует прокладки асбестоцементных труб большого диаметра, а в местах потенциального ответвления - установки колодцев. Строительство кабельной системы Sirocco в городе аналогично ее строительству в загородном коттеджном поселке. Переносятся на город и все основные преимущества системы, обеспечивающие экономную инсталляцию.
Масштабы расстояний в городе выше, чем в коттеджном поселке – сварочные муфты или шкафы в системе Sirocco оптимально располагать на расстояниях до 1 км.
Резюмируя изложенное выше, отметим основные преимущества и недостатки технологии пневмопрокладки системы Sirocco.
преимущества
Малый диаметр кабелей. Малый диаметр кабелей и большое разнообразие кабелей на разное число каналов позволяет находить оптимальное решение в каждом конкретном случае и значительно снижать общую стоимость работ по инсталляции кабельной системы.
Бесколодезные ответвления. В традиционном решении, ответвления от оптического кабеля, как правило, выполняются в колодцах. Для того, чтобы это было возможным, еще на этапе прокладки магистрального ОК в тех колодцах, в которых планируются в будущем ответвления, делают запас кабеля длиной несколько метров. Когда производится ответвление, кабель вскрывается, разрезается модуль с волокнами, делаются сварки и устанавливаются муфты. В системе Sirocco создание ответвления не требует организации колодца. Фактически, происходит предварительная маршрутизация кабельных каналов, после чего вдуваются волокна.
Отложенная и повторная задувки волоконных модулей. При монтаже системы Sirocco сначала строится кабельная канализация – кабель с пустыми трубками. Волоконные модули прокладываются позже. Это предоставляет операторам и монтажным компаниям, строящим оптические последние мили и магистральные участки, большую гибкость, поскольку вопрос числа волокон на момент начала инсталляции бывает открытым. Таким образом, существенно уменьшаются стартовые затраты. Дополнительные волокна, которых может быть до сотни и более на кабель, могут потребоваться позже, например, через 1–5 лет. Прокладка их в самом начале означала бы дополнительные терминирование и разводку на кроссе, то есть инвестиции, которые смогли бы окупиться только через несколько лет. Если свободных трубок в кабеле нет, а потребность в увеличении числа волокон остается, можно выдуть из трубки волоконный модуль с небольшим числом волокон, а в место него повторно задуть волоконный модуль на большее число волокон.
недостатки
Более высокая стоимость оптического кабеля Sirocco на прямых участках без ответвлений, по сравнению с обычным оптическим кабелем российского производства.
Дополнительное оборудование для монтажа.
Выше требования к процессу монтажа. Процесс монтажа требует более высокой квалификации от персонала, выполняющего инсталляцию системы Sirocco. Однако бригада монтажников значительно меньше.
Ограничение строительной длины. Задувка волокна в системе Sirocco допускается на длину 1 км. На этой длине обеспечивается максимальная экономичность. Непрерывный (без сварок) сегмент волокна длиной 2 км можно построить, если вдувать волокно из средней точки. Еще большая длина непрерывного участка волокна допустима, но для этого требуется повторная задувка волокна в промежуточных точках. Процесс монтажа с повторными задувками не обеспечивает такой высокой экономичности, как монтаж на расстояния до 1 км.
Гаскевич Е.Б., генеральный директор компании «Тералинк», Убайдуллаев Р.Р., к.ф-м.н.
Сетевые решения. Статья была опубликована в номере 01 за 2007 год в рубрике технологии
