Кабели оптические FTTx: архитектура, конструкции, компоненты и практика применения

Технология FTTx (Fiber To The x) является базовой архитектурой построения широкополосных сетей доступа с использованием волоконно-оптических кабелей (ВОК). Буква «x» в аббревиатуре обозначает точку окончания оптического волокна: дом (Home), здание (Building), помещение (Premises), узел (Node) и т.д. Основная задача систем FTTx – максимальное приближение оптической среды передачи данных к конечному пользователю, что обеспечивает гигантскую пропускную способность, низкие затухания и высокую стабильность соединения.

Архитектурные модели FTTx

Выбор конкретной архитектуры определяет глубину проникновения волокна, стоимость проекта и перечень используемого кабельного оборудования.

• FTTN (Fiber To The Node): Волокно доводится до сетевого узла (часто уличного шкафа), расположенного на расстоянии до 1 км от абонентов. Последний участок (от узла до пользователя) реализуется по витой паре (xDSL) или коаксиальному кабелю (DOCSIS).
• FTTC/FTTK (Fiber To The Curb/Kerb): Оптический кабель подводится к удаленному концентратору в пределах 300 метров от зданий. Далее используется медная инфраструктура.
• FTTB (Fiber To The Building): Волокно заводится в коммуникационный шкаф (кросс) многоквартирного дома или офисного здания. Разводка по отдельным помещениям осуществляется с использованием медных кабелей (Ethernet) или оптических волокон (PON).
• FTTH (Fiber To The Home): Оптическое волокно доводится непосредственно до границы жилого помещения (квартиры, частного дома). Устанавливается абонентская розетка с оптическим разъемом. Это наиболее перспективная и высокопроизводительная модель.
• FTTP (Fiber To The Premises): Обобщающий термин, включающий FTTH и FTTB.

Ключевые требования к оптическим кабелям для сетей FTTx

Кабели для FTTx должны соответствовать ряду специфических требований, отличающих их от магистральных или внутриобъектовых ВОК.

• Высокая плотность укладки волокон: Современные кабели содержат от 2 до 144 и более волокон в компактной конструкции.
• Оптимизация для сварки и разветвления: Конструкция должна обеспечивать быстрый и удобный доступ к волокнам для массовой сварки в полевых условиях.
• Устойчивость к внешним воздействиям: Для прокладки в канализации, грунте, по воздуху необходима соответствующая механическая прочность, стойкость к влаге и температурным перепадам.
• Гибкость и малый радиус изгиба: Особенно критично для внутридомовой разводки и прокладки в кабельной канализации.
• Простота и скорость монтажа: Широко используются технологии «сухой» конструкции (без гидрофобного геля) и легкого доступа к волокну (технологии Micro-Duct, Easy Access).

Конструкции оптических кабелей для FTTx

1. Кабели для наружной прокладки

Применяются на участке от центральной станции (OLT) до точек консолидации (кроссы, распределительные шкафы) и далее до зданий.

• Трубчатый модульный кабель: Волокна свободно уложены в заполненные гидрофобным гелем пластиковые модули, которые скручены вокруг центрального силового элемента (ЦСЭ). Внешняя оболочка – полиэтилен (PE). Высокая защита от влаги, стандартное количество волокон – от 12 до 144.
• Кабель с повивной скруткой волокон: Волокна в буферных покрытиях (250 мкм) скручены вокруг ЦСЭ и заключены в общую оболочку. Меньший диаметр и вес по сравнению с модульными, но сложность разделки выше.
• Ленточный (Ribbon) кабель: Волокна (обычно 12) объединены в плоские ленты, которые уложены в трубки или скручены вокруг ЦСЭ. Позволяет достичь максимальной плотности укладки (сотни волокон) и обеспечивает самую высокую скорость массовой сварки (сварка целой ленты за один цикл).
• Кабели для прокладки в микроканалах (Micro-Duct): Гладкая наружная оболочка из HDPE, повышенная стойкость к трению, малый диаметр (например, 7-10 мм). Прокладываются методом продувки воздухом в заранее смонтированную систему пластиковых труб (каналов).

2. Кабели для внутризоновой и внутридомовой прокладки

Используются внутри зданий, в стояках, лотках, для горизонтальной разводки.

• Универсальные кабели (внешние/внутренние): Имеют двойную оболочку: внешняя из черного полиэтилена (для УФ-защиты), внутренняя из безгалогенного огнестойкого материала (LSZH, FRZH). Позволяют осуществлять сквозную прокладку от уличной магистрали внутрь здания без сращивания.
• Внутриобъектовые кабели: Оболочка из материала пониженной пожарной опасности (LSZH). Конструкции: компактные, с упрочненными волокнами (900 мкм), часто с кевларовыми или стеклонитяными армирующими элементами. Распространены «вертикальные» конструкции (с центральным силовым элементом) и «горизонтальные» (с силовыми элементами в оболочке).
• Петлевые кабели (Drop Cables): Для финального подвода от распределительной коробки к абоненту. Отличаются малым диаметром (часто 3×2 мм или 6×2 мм), высокой гибкостью, наличием силового элемента (чаще всего стеклопластиковый пруток или кевлар). Бывают самонесущие (для подвеса) и для укладки в грунт.

Пассивные компоненты сетей FTTx (PON)

Технология PON (Passive Optical Network) – доминирующая архитектура для FTTH/FTTB. Ее основу составляют пассивные оптические разветвители (сплиттеры).

Сравнение типов оптических разветвителей

Тип	Принцип действия	Соотношение деления	Преимущества	Недостатки
Планарный (PLC, Planar Lightwave Circuit)	Интегрально-оптическая схема на кварцевой подложке	Равномерное: 1×2, 1×4, 1×8, 1×16, 1×32, 1×64	Высокая равномерность деления, широкий рабочий диапазон (1260-1650 нм), компактность, стабильность	Более высокая стоимость, особенно для низких коэффициентов деления
Сплайс-фьюзд (FBT, Fused Biconical Taper)	Сплавление и вытягивание нескольких волокон	Равномерное и неравномерное: 1×2, 1×3, 2×2 и др.	Низкая стоимость для простых конфигураций, возможность создания кастомных схем деления	Зависимость от длины волны, большие габариты при высоких коэффициентах деления, ограниченный рабочий диапазон

Разветвители интегрируются в сеть через различные точки консолидации:

• Оптические распределительные шкафы (ODF, OCC): Устанавливаются на магистрали, в них производится сварка магистрального кабеля с пигтейлами разветвителей.
• Уличные распределительные боксы (Closure): Для сращивания и разветвления в точках, близких к абонентам.
• Оптические абонентские розетки (Optical Terminal Outlet): Устанавливаются на стену в помещении пользователя. Обеспечивают защиту и фиксацию волокна, содержат разъем для подключения абонентского оборудования (ONT/ONU).

Методы прокладки и монтажа

Эффективность строительства сетей FTTx напрямую зависит от применяемых методов инсталляции.

• Прокладка в кабельной канализации: Традиционный метод. Требует наличия инфраструктуры и ручного труда. Применяются кабели с защитой от влаги и бронированием (гофрированная стальная лента) при риске механических повреждений.
• Микротраншейная прокладка (Micro-Trenching): Прокладка кабеля в узкую (20-40 мм) и неглубокую (300-400 мм) траншею с последующей заделкой специальным составом. Минимизирует повреждение покрытий и ускоряет процесс.
• Подвес на опорах ЛЭП: Используются самонесущие кабели с встроенным тросом (ADSS – All-Dielectric Self-Supporting) или кабели, навиваемые на фазный провод/трос (OPGW, OPPC). Для абонентских ответвлений применяются легкие самонесущие дроп-кабели с армирующим элементом из арамида.
• Прокладка методом продувки (Blown Fiber): В систему заранее смонтированных пластиковых микроканалов (диаметром 5-10 мм) с помощью сжатого воздуха устанавливаются специальные легкие кабели или пучки волокон в микрооболочке. Обеспечивает высокую скорость, минимальное сопротивление протяжке и возможность будущей модернизации.

Стандартизация и типы волокон

В сетях FTTx в подавляющем большинстве случаев используется одномодовое волокно (SMF), соответствующее рекомендациям ITU-T G.652.D. Это современный вариант с подавленным пиком поглощения на длине волны 1383 нм («волокно с нулевым смещением водяного пика»), что позволяет эффективно использовать весь диапазон от 1260 нм до 1625 нм.

Для систем PON задействованы три основных окна прозрачности:

• 1310 нм – восходящий поток (от абонента к станции, ONU -> OLT).
• 1490 нм – нисходящий поток (от станции к абоненту, OLT -> ONU).
• 1550 нм – дополнительно для услуг телевидения (CATV) по технологии WDM.

В последние годы для сетей FTTx, особенно внутри зданий, активно продвигается волокно типа G.657 (Bend-Insensitive). Его ключевое преимущество – исключительно малый допустимый радиус изгиба (до 5 мм для подкатегории G.657.A2 и до 3 мм для G.657.B3) без существенного увеличения затухания. Это критически важно при разводке в тесных квартирных щитках и при укладке кабеля по углам помещений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем основное отличие кабеля для FTTx от магистрального междугородного ВОК?

Магистральные кабели рассчитаны на максимальную защиту волокна и длину регенерационных участков (сотни километров), часто используют волокна с ненулевой смещенной дисперсией (G.655). Кабели FTTx оптимизированы для массовой, быстрой и дешевой инсталляции в городской среде, сварки «в полевых условиях», высокой плотности укладки волокон и удобства разветвления.

2. Какой тип разветвителя (PLC или FBT) выбрать для сети GPON?

Для стандартных развертываний GPON с коэффициентом деления 1:32 или 1:64 безусловно предпочтительны PLC-сплиттеры из-за их равномерности и широкополосности. FBT-сплиттеры могут быть экономически оправданы в простых схемах (например, 1:2) или в специфических проектах, где требуется неравномерное деление мощности.

3. Можно ли использовать «уличный» кабель с полиэтиленовой оболочкой внутри здания?

Нет, это запрещено правилами пожарной безопасности. Полиэтилен при горении выделяет токсичные вещества и способствует распространению пламени. Для прокладки внутри зданий, в стояках и лотках необходимо использовать кабели с оболочкой из безгалогенных огнестойких материалов (LSZH, FRZH). Решением для сквозной прокладки служат кабели с двойной оболочкой (PE+LSZH).

4. Что такое «сухой» блок-модуль в конструкции кабеля и в чем его преимущества?

«Сухой» блок-модуль – это трубка, заполненная не гидрофобным гелем, а специальными гидрофобными порошками, лентами или нитями. Преимущества: чистота и скорость разделки кабеля (не требуется очистка волокон от геля), экологичность, лучшее сохранение свойств при низких температурах. Такие кабели широко применяются в сетях FTTx для ускорения монтажных работ.

5. Какова максимальная дальность передачи в сети PON (GPON, XG-PON)?

Максимальное логическое расстояние (разница в пути между ближайшим и самым дальним ONU) в стандарте GPON составляет 20 км при максимальной разнице оптического бюджета (затухания) в 15 дБ (класс B+) или 20 дБ (класс C+). Физически, при использовании волокна G.652.D и сплиттера 1:64, дальность может достигать 10-20 км в зависимости от потерь в компонентах. Для XG-PON и более новых стандартов цифры сопоставимы, но оптический бюджет может быть меньше.

6. Какие существуют решения для защиты волокна в абонентском дроп-кабеле от изгибов и перетирания?

Для защиты применяются несколько подходов: использование волокна G.657, увеличение толщины буферного покрытия до 900 мкм (вместо стандартных 250 мкм), применение локальных усилений (например, в местах ввода в разъем), а также использование жестких защитных коробов (кабельные каналы) на участках с повышенным риском механического воздействия.

7. Какова тенденция в развитии конструкций кабелей для FTTx?

Основные тенденции: дальнейшее уменьшение диаметра и веса при сохранении прочности; развитие «легкого доступа» к волокну (технологии, позволяющие вскрыть кабель без специальных инструментов и сразу получить доступ к модулям); интеграция силовых элементов для подвеса в самую оболочку; рост популярности ленточных конструкций для высокоплотных сетей; и повсеместный переход на «сухие» и безгелевые конструкции для ускорения монтажа.