Rambler's Top100
 
Статьи ИКС № 2 2022
Андрей СЕМЕНОВ  13 июня 2022

Технология PoLAN построения локальных сетей

Использование в СКС технологии пассивной оптической сети PoLAN можно рассматривать как способ снизить расходы на наиболее затратный компонент проводки.

Информационно-телекоммуникационная система (ИТС) на современных объектах капитального строительства решает две основные задачи – предоставление пользователям информационных сервисов и управление инженерным оборудованием как единым комплексом.

Экономика кабельных систем и технология PoLAN 

Выбор типа информационной проводки для ИТС – сложная задача. Рассматривая разные варианты ее решения, нужно учитывать два критерия: полноценное функционирование на протяжении всего срока эксплуатации и минимальные приведенные затраты (стоимость владения) на создание и последующую эксплуатацию кабельной системы.

Гарантированно избежать морального устаревания можно за счет построения горизонтальной подсистемы на одномодовой волоконно-оптической технике. Ситуация с экономикой решения несколько сложнее. Эксплуатационная составляющая расходов минимальна в случае структурированной кабельной системы (СКС). Однако капитальные затраты за последние пару десятков лет заметно увеличились. Сказывается кратный рост стоимости меди и нефти как основных сырьевых компонентов для производства горизонтального кабеля из витых пар.

Поэтому переломить ситуацию можно в свою пользу, только целенаправленно переходя на иные принципы построения горизонтальной части СКС как наиболее затратного компонента проводки (рис. 1). В качестве такого средства неплохо смотрится технология пассивной оптической сети PoLAN, опирающаяся на две основные идеи:
  • отказ от универсальности информационной проводки и ориентация на гарантированную поддержку только техники ЛВС, что снизит капитальные затраты за счет устранения функциональной избыточности горизонтальных связей;
  • применение в аппаратуре дополнительного мультиплексирования во времени отдельных сигналов, что уменьшает объем горизонтальных кабелей.
R&D-составляющая затрат, которая неизбежно появляется при переходе на новый принцип организации сети, минимизируется адаптацией к локальным сетям известной техники, ранее разработанной для сетей доступа. Модернизация соответствующего сетевого оборудования в этом случае сводится к разработке дизайна корпуса с учетом его эксплуатации в офисе.
Рис. 1. Основные статьи затрат на построение масштабных СКС

Отдельно укажем еще на два обстоятельства. Во-первых, финансовый выигрыш от перехода на конфигурацию PoLAN в немалой степени достигается за счет того, что создаваемая по этой технологии локальная сеть фактически представляет собой специализированный единый комплекс из кабельного решения в комбинации с активным сетевым оборудованием. 

Во-вторых, с технологической точки зрения PoLAN можно рассматривать как качественное развитие схемы Fiber to the office построения внутриобъектовой информационной проводки. Эта концепция предполагает применение инсталляционных микрокоммутаторов Ethernet и с середины 90-х гг. прошлого века получила определенную популярность в ряде европейских стран.

Технические возможности 

Наряду с финансовой привлекательностью PoLAN обладает рядом технических преимуществ. Наиболее существенное из них – переход в линейной части системы на волоконно-оптические кабели с заметно меньшим поперечным сечением. Это позволяет экономить дефицитное пространство кабельных каналов и упрощает прокладку за счет большей гибкости. Кроме того, заметно снижается пожарная нагрузка на объект из-за сокращения как количества самих кабелей, так и объема пластика их оболочек.

Определенное значение имеет также простота поиска неисправностей и уже упомянутая возможность реализации полноценных централизованных структур. Сеть становится не столь критичной в части защиты конфиденциальной информации от несанкционированного доступа.

Недостатки сетей PoLAN – прямое продолжение их достоинств. Главными из них являются, пожалуй, потеря доступа к сети сразу большой группы пользователей в случае механического или иного повреждения волоконно-оптического кабеля. Нельзя забывать и о заключении сервисного контракта, так как ремонт могут выполнить только специалисты по волоконной оптике, которые работают с дорогостоящим технологическим оборудованием.

Кроме того, переход на технологию PoLAN несколько усложняет реализацию внутренней телефонной сети из-за невозможности питания телефона по классической схеме центральной батареи. В этом вопросе может помочь переход на IP-телефонию, а для гарантированного электроснабжения ONT в линейной части системы устанавливается комбинированный оптический кабель с дополнительными медными жилами.

Схема сети PoLAN

Структурно сеть PoLAN фактически повторяет типовую конфигурацию сети доступа на основе технологии PON (рис. 2). В ней используется такое же оборудование, целенаправленно адаптированное для применения в офисном пространстве.
Рис. 2. Компоненты сети PoLAN

Передаваемые на рабочие станции пакеты локальной сети Ethernet обрабатываются в групповом линейном терминале OLT. Последний отличается от классического коммутатора Ethernet тем, что взаимодействует одним своим нисходящим портом одновременно с несколькими пользовательскими сетевыми терминалами ONT. Для этого требуется оптический сплиттер, а получившаяся структура фактически представляет собой популярную в системах промышленной автоматизации схему «точка – многоточка». Данная особенность позволяет в общем случае уменьшить количество прокладываемых линий, так как пространственное мультиплексирование через физически отдельные тракты передачи заменяется на мультиплексирование во времени. При этом для наращивания количества ONT, одновременно подключаемых к OLT, допускается каскадирование нескольких сплиттеров (их количество зависит в первую очередь от общего коэффициента ветвления).

Конкретный ONT выделяет из группового сигнала те пакеты, который предназначены для подключенных к его портам ПК (рабочих станций локальной сети). Дополнительно ONT делятся на групповые и индивидуальные. Последние отличаются от старших моделей только уменьшенным до одного-двух количеством нисходящих портов для подключения пользовательских рабочих станций.

Сильная сторона PoLAN, потенциально востребованная в ряде случаев, – возможность увеличения вплоть до примерно 20 км расстояния между OLT и ONT. Это открывает перспективы построения полноценных централизованных архитектур, которые сравнительно просты в плане удаленного администрирования, представляя тем самым интерес для небольших офисов.

Отметим, что для подключения компьютера к ONT вне зависимости от его исполнения всегда используется медножильный шнур. Для организации связи ONT оборудуется одним или несколькими стандартными портами с даль­ностью действия 100 м, физический интерфейс которых выполнен на основе розетки модульного разъема RJ45.

Варианты реализации сети 

В рамках общей идеи можно выбирать между тремя схемами организации сети по технологии PoLAN (рис. 3). Для определенности далее мы предполагаем, что коммутатор и OLT физически располагаются в техническом помещении нижнего уровня ИТС (кроссовой этажа). Оба этих сетевых устройства выполнены в обычном 19-дюймовом формате и смонтированы в соответствующем монтажном конструктиве.
Рис. 3. Варианты исполнения сетей PoLAN 

Различие между рассматриваемыми конфигурациями определяется сетевыми терминалами ONT. Первые две предполагают расположение ONT непосредственно на рабочих местах пользователей, разница только в количестве пользовательских портов, которыми оборудованы эти устройства. Во втором варианте многопортовый ONT фактически выполняет функции многопользовательской розетки MUTOA классической СКС, имея к тому же похожий дизайн. Пользователи обслуживаемой им рабочей группы подключаются обычными медножильными шнурами, потребуется только несколько увеличить их длину. Сплиттеры могут находиться как в техническом помещении, так и непосредственно в офисном пространстве с установкой в консолидационной точке, что предпочтительнее с  точки зрения уменьшения количества линейных кабелей.

С финансовой точки зрения конфигурация с групповым ONT, которая соответствует открытому офису, существенно выгоднее, поскольку сокращается число дорогостоящих одноволоконных оптических модулей SFP.

Третья схема применяется при наложении сети PoLAN на уже существующую медножильную проводку в процессе модернизации ИТ-инфраструктуры офиса. При этом ONT перемещается в кроссовую этажа вместе со сплиттерами. Последние оформляются в виде сплиттерных модулей со стандартизованным форм-фактором по посадочным местам и выводом розеток на переднюю пластину корпуса. Модули вставляются в установочные гнезда типовых слотовых полок.

Пользовательские интерфейсные порты ONT соединяются обычными шнурами с розетками 19-дюймовых коммутационных панелей кабельной системы.

Защита оптических разъемов от пыли

В отличие от технических помещений, в офисном пространстве гораздо тяжелее обеспечить минимальный уровень пыли. Попадание пылевых частиц на оптически активную поверхность одномодового волокна малого диаметра резко увеличивает риски полного прекращения связи из-за роста вносимых потерь. Чтобы снизить вероятность этого, можно внедрить в конструкцию вилок и розеток защитные крышки, автоматически закрывающие соответственно центрирующий наконечник и установочное гнездо при разомкнутом состоянии разъема.

Примером такого подхода может служить продукт Coverino LC компании Huber + Suhner. Суть решения, реализованного на основе штатного разъема LC как прототипа и обратно совместимого с ним, состоит в том, что на вилку устанавливается защитная крышка выраженной куполообразной формы. Крышка плотно прилегает к поверхности корпуса и полностью закрывает его торцевую часть вместе с наконечником, в закрытом состоянии удерживается нажимной пружиной. Кроме того, крышка вилки Coverino снабжена двумя направленными вверх с небольшим наклоном вперед «рожками». Такой дизайн учитывает наличие у розетки LC полукруглого выреза в верхней части гнезда. В результате опорная поверхность смещена вглубь, что компенсируется выносом свободного конца рычага. В момент подключения линейным движением вперед эти рожки упираются в верхнюю часть гнезда розетки, в результате чего крышка поворачивается вокруг установочной оси на угол несколько более 180° и переходит в открытое положение (рис. 4). 
 
Рис. 4. Вилка Coverino с защитной крышкой центрирующего наконечника: а) с закрытой; б) с открытой крышкой после установки в розетку

В передней части корпуса вилки Coverino сформирован также неглубокий поперечный паз. На него возложена функция зацепа откидной защитной крышки розетки. Эта крышка открывается естественным движением вниз и назад перед вводом вилки в гнездо.

Наибольшие эксплуатационные преимущества Coverino обеспечивает в симплексном варианте, что как раз соответствует сетям PoLAN.

***

Итак, схема PoLAN представляет собой результат эволюционного развития техники локальных сетей и может рассматриваться как полноценный вариант реализации сетевой инфраструктуры. Физический уровень сети PoLAN реализуется на стандартной элементной базе СКС и требует от производителя кабельной системы лишь незначительно расширить номенклатуру компонентов, обязательно введя в нее сплиттерные модули для слотовых панелей.

Эксплуатационную надежность одномодовой горизонтальной проводки можно улучшить за счет пользовательских розеток и вилок с автоматически закрывающейся дверцей для защиты оптически активной поверхности волокна от пыли.

Технология PoLAN имеет широкую область применения. Наибольший экономический эффект она дает в открытых офисах, отелях и мед­учреждениях. Никаких препятствий к ее использованию в других областях нет, но достоинства технологии будут не столь выражены.

Андрей Семенов, профессор, МТУСИ
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!