Пока вы читаете эти строки, терабайты данных курсируют по всему миру, запертые в стеклянных нитях, протянутых по дну океана. Напоминает магию, но это всего лишь продвинутая технология. Оптическое волокно - технология, которой, человечество обязано естествоиспытателям XIX века. Наблюдая за лучами света на поверхности пруда, они предположили, что светом можно управлять, но претворить в жизнь ту гениальную идею удалось только совсем недавно с появлением сложнейших заводов и тщательным изучением оптических свойств материалов.
Запертый свет
По медной витой паре (как в вашем интернет-кабеле) во множестве движутся электроны. Ток предается по проводнику и несет с собой закодированную в последовательности импульсов - информацию. Нули и единицы - двоичный код, о котором слышали, пожалуй, все. Оптический проводник сигнала работает по тому же принципу, но с точки зрения физики, с ним все гораздо сложнее. Тут могла бы быть получасовая лекция о квантовой механике, и о том, как множество именитых физиков пришли в тупик, пытаясь понять природу света, но постараемся обойтись без пространных рассуждений.
Достаточно держать в уме то, что подобно электронам, фотоны или световые волны (на самом деле в нашем контексте это одно и то же), могут переносить закодированную информацию. Так, например, на аэродромах, в случаях отказа радиосвязи, передают сигналы самолетам при помощи направленных прожекторов. Но то примитивный метод, да и работает он лишь на расстоянии прямой видимости. В то же время, по оптоволокну свет передается на километры и далеко не по прямой траектории.
Чтобы добиться такого эффекта, можно было бы использовать зеркала. Собственно, с этого инженеры-испытатели и начали свои эксперименты. Они покрывали металлические трубы изнутри зеркальным слоем и направляли внутрь луч света. Но мало того, что подобные световоды стоили непомерно дорого. Свет многократно отражался от их стенок и постепенно затухал, терял силу и совершенно сходил на нет.
Зеркала не годились. Иначе и быть не могло. Даже самое дорогое зеркало не идеально. Его коэффициент отражения меньше 100% и после каждого падения на зеркальную поверхность световой луч теряет часть энергии, а в замкнутом объеме световода таких преломлений происходит неисчислимое множество.
Тут-то и пришло время вспомнить о пруде и тех давних исследованиях, что основывались на наблюдении за поведением света в воде. Представьте, как луч закатного солнца падает на поверхность воды, преодолевает границу и направляется вниз, к дну пруда.
Те из читателей, кто помнит школьный курс физики, наверняка уже догадываются, что свет изменит направление своего движения. Часть света пройдет под воду, чуть изменив угол своего движения, а другая незначительная часть света отразится обратно в небо, потому, как «угол падения равен углу отражения». Если долгое время наблюдать за этим явлением, однажды, можно заметить, что свет, отраженный от зеркала под водой, под определенным углом так и не сумеет вырваться наружу - отразится от границы воды и воздуха полностью, лучше, чем от всякого зеркала. Дело не в воде как таковой, а в сочетании двух сред с различными оптическими свойствами - неодинаковыми коэффициентами преломления. Для создания световой ловушки достаточно минимального их различия.
Гибкие световоды
Материалы не столь уж важны. В физических опытах для детей, демонстрирующих этот эффект, часто используют воду и прозрачную пластмассовую трубку. Больше чем на пару метров в таком световоде световой луч не передать, но смотрится это красиво. По той же причине светильники и прочие декоративные изделия часто имеют в своей конструкции световоды из пластмасс. Но когда речь заходит о передаче информации на многие километры, требуются особые, сверхчистые материалы, с минимумом примесей и оптическими свойствами, близкими к идеальным.
В 1934 году американец Норман Р. Френч запатентовал стеклянный световод, который должен был обеспечить телефонную связь, но он толком не работал. Потребовалась масса времени, чтобы найти материал, который бы отвечал высочайшим требованиям к чистоте и прозрачности, изобрести оптическое волокно из диоксида кремния - чистейшего кварцевого стекла. Чтобы создать в прозрачном кремнии разность коэффициентов преломления, прибегают к хитрости. Центр прозрачной болванки, которая превратится в провод, оставляют чистым, в то время, как внешние слои насыщают германием - он изменяет оптические характеристики стекла.
В таком случае, болванку обычно спекают из двух заранее приготовленных стеклянных трубок, вставленных одна в другую. Но можно поступить и наоборот, насытив сердцевину стекловолокна германием. Более технологичным и высококачественным стекловолокно получается, когда стеклянные трубки наполняют изнутри газом и ждут, пока германий сам осядет на стекло тончайшим слоем. Затем трубку разогревают и растягивают до метровой длины. При этом полость внутри закрывается сама.
Получившийся стержень имеет сердцевину с одним коэффициентом преломления и оболочку с другими оптическими параметрами. Он то и послужит для изготовления оптического волокна. Пока тяжелая заготовка толщиной в руку ничем не напоминает провод, но кварцевое стекло хорошо растягивается.
Подготовленную болванку поднимают на высоту десятиметровой башни, закрепляют на вершине и равномерно нагревают до пор, пока по консистенции она не будет напоминать нугу. Тогда из стеклянной болванки под собственным весом начинает тянуться тончайшая нить. По пути вниз она остывает и приобретает гибкость. Это может показаться странным, но сверхтонкое стекло прекрасно гнется.
Готовое оптическое волокно, непрерывно поступающее вниз, окунают в ванну с жидким пластиком, образующим защитный слой на поверхности кварца, а затем сматывают. Так продолжается до тех пор, пока заготовка на вершине башни не будет полностью переработана в единую нить из сотни-другой километров оптического волокна.
Из него, в свою очередь, будут сплетены кабели, содержащие от пары, до пары сотен отдельных стеклянных волокон, упрочняющие вставки, экранирующие слои и защитные оболочки.
- Осевой стержень.
- Оптическое волокно.
- Пластиковая защита оптических волокон.
- Пленка с гидрофобным гелем.
- Полиэтиленовая оболочка.
- Армирование.
- Внешняя полиэтиленовая оболочка.
Связь со скоростью света
Описанный процесс сложен, трудозатратен, требует постройки заводов и специального обучения от их персонала, и, тем не менее, игра стоит свеч. Ведь скорость света - это непреодолимый предел, максимальная скорость, с которой информация может распространяться в принципе. Соперничать с оптическим волокном в скорости передачи информации могут, разве что, линии прямой оптической связи, но никак не медные проводники, на какие бы ухищрения не шли их создатели. Сравнения демонстрируют превосходство оптического волокна над остальными средствами передачи информации лучше всего.
Домашний интернет на постсоветском пространстве, зачастую, проводят по двужильной витой паре с проводниками толщиной в один - два миллиметра. Максимумом для нее, оказывается показатель в 100 мегабит в секунду. Этого достаточно для пары компьютеров, но, когда в квартире оказываются умный телевизор, NAS, раздающий торренты, домашний сервер, несколько смартфонов и умных девайсов из мира интернета вещей, не хватит и восьмижильного провода. Ограничения канала связи становятся очевидны. Как правило, в виде артефактов и заикающихся киногероев на экране телевизора, или лагов в онлайн-играх. Оптоволокно толщиной 9 микрон обладает в 30 раз большей пропускной способностью, не говоря уже о том, что таких жил в проводе может быть несколько.
При этом оно компактнее и весит значительно меньше обычных проводов, что оказывается решающим преимуществом, при прокладке магистральных линий связи и планировании городских коммуникаций.
Оптические кабели соединяют континенты, города и датацентры. В России первая такая линия, появилась в Москве. Первый подводный оптический кабель пролег между Санкт-Петербургом и датским Аберслундом. Затем оптоволокно протянулось между предприятиями, государственными учреждениями и банками. В крупных городах получила распространение схема, при которой оптические линии связи доводят до отдельных многоквартирных домов, и, тем не менее, для рядового потребителя оптическое волокно все еще остается экзотикой. Нам бы было интересно узнать, как много наших читателей использует его дома, потому что, по большинству квартир по-прежнему тянется старая-добрая витая пара.
Оптическое волокно не только дорогое и сложное в производстве. Еще дороже оказывается его квалифицированное обслуживание. Тут не обойтись без синей изоленты. При монтаже волокна кварца необходимо специальным образом сращивать, а линии оптоволоконной связи комплектовать дополнительным оборудованием.
Несмотря на то, что разность коэффициентов преломления в сердцевине и оболочке волокна в теории создает идеальный световод, запущенный по кварцевому проводу свет все равно затухает из-за примесей, содержащихся в стекле. Увы, избавиться от них полностью практически невозможно. Десятка молекул воды на километр оптического волокна уже достаточно, чтобы внести в сигнал ошибки и снизить расстояние, на которое его можно передать.
С подобной проблемой сталкиваются инженеры-электрики и в случае с обычными проводами. Расстояние, на которое можно без проблем отправить сигнал по проводу они называют дистанцией регенерации.
Для стандартного телефонного кабеля она равняется километру, у экранированного кабеля - пяти. Оптоволоконная жила удерживает свет на расстоянии до нескольких сотен километров, но, в конце концов, сигнал все равно приходится усиливать, регенерировать. На классических линиях связи устанавливаются сравнительно дешевые и простые усилители. Для оптоволоконных – требуются сложные и высокотехничные агрегаты в которых используются редкоземельные металлы и инфракрасные лазеры.
В линию связи врезают небольшой участок специально подготовленного стекловолокна. Оно дополнительно насыщенно атомами эрбия, редкоземельного элемента используемого, помимо прочего, в атомной промышленности. Атомы эрбия в этом участке волокна находятся в возбужденном состоянии из-за дополнительной накачки светом. Проще говоря, их подсвечивают специально настроенным лазером. Сигнал, проходящий такую область кабеля, усиливается примерно в два раза, поскольку атомы эрбия в ответ на воздействие излучают свет той же волны, что и входящий сигнал, а значит, сохраняют закодированную в нем информацию. После усилителя оптический сигнал может пройти еще около ста километров, прежде чем процедуру потребуется повторить.
Такие системы требуют обученных специалистов для обслуживания и постоянного присмотра, так что экономическая выгода от прокладки индивидуальных оптических линий для конкретных абонентов остается сомнительной в большинстве стран мира. И все же, все мы используем стекловолокно для передачи сообщений. Весь современный интернет базируется на этой технологии и именно благодаря ей стали возможны интернет трансляции в сверхвысоком разрешении, видеостриминг, онлайн игры с минимальной задержкой, мгновенная связь с практически любой точкой планеты и даже мобильный интернет. Да, базовые станции сотовой связи также связывает стекловолокно.
Несмотря на то, что ученые ищут новые пути построения коммуникационных сетей, мы не получим ничего более практичного еще очень долго. Экспериментальные технологии позволяют поднять информационную емкость стекловолокна в два-три раза, все более толстые многожильные стеклянные кабели ложатся на морское дно между континентами, однако принципиальные ограничения, накладываемые скоростью света, запертого в кварцевой жиле, преодолеть вряд ли удастся. Выходом видится отказ от кварца и связанных с ним ограничений, передача информации с помощью лазеров, но она возможна только по прямой. Следовательно, передатчики придется разместить в космосе или хотя бы в верхних слоях атмосферы. Подобные эксперименты в последние годы привлекли внимание крупнейших корпораций, но это уже совсем другая история.
Граждане проживают как в собственных или съемных квартирах, так и в частных домах. Но каждый желает получить в своем жилище доступ к глобальной сети, необходимой в настоящее время для работы, учебы и досуга. Например, по оптоволокну предоставляется интернет от «Ростелекома», подключение в частный дом и квартиры осуществляется повсеместно. Для жителей многоквартирных зданий ситуация простая. Провайдер прокладывает кабель по всему помещению, а дальше по индивидуальной заявке оформляется подсоединение. Однако часто у желающих примкнуть к «мировой паутине» возникают вопросы: что делать владельцам жилых помещений частного сектора, как провести интернет от «Ростелекома». Об этом и расскажет статья.
Для владельцев и жителей частного сектора существуют некоторые сложности с предоставлением доступа к глобальной сети. Это обусловлено разными факторами. К примеру, большая удаленность от ближайшей точки провайдера или отсутствие технической возможности осуществить подключение.
Крупный поставщик услуг доступа к глобальной сети в нашей стране – это компания «Ростелеком». Она уже давно предоставляет услуги в сфере коммуникаций и телефонной связи для клиентов.
«Ростелеком» способен осуществить посредством собственных ресурсов. Технологии, доступные сельским жителям, – это xDSL или GPON. Рассмотрим подробнее последнюю.
Gpon оптоволокно
GPON – это аббревиатура из слов Gigabit Passive Optical Network, что в переводе с английского означает «Пассивная гигабитная оптическая сеть». Пассивность обусловлена неактивностью сетевого оборудования на протяжении кабеля.
Стоимость прокладки оптического кабеля значительно выше, чем медного. Соответственно, поставщик услуг старается минимизировать расходы. «Ростелеком» проводит оптоволоконный интернет в частный дом по следующему принципу. Кабель протягивается до ближайшего коммутатора, а далее идет разделение по абонентам. В квартире клиента на входе находится специальное устройство – оптический роутер, преобразующий сигнал от кабеля провайдера.
Таков внешний вид маршрутизатора:
У роутера два оптических входа и четыре Ethernet-выхода. Этого обычно хватает для проведения интернета от «Ростелекома» в частный дом.
Преимущества технологии заключаются в следующих показателях:
- Оптический кабель не подвержен влиянием погодных условий.
- Скорость передачи данных по сравнению с медным кабелем увеличена в десятки раз.
- Срок эксплуатации оптоволокна неограничен.
- GPON гарантирует стабильность при работе с «мировой паутиной».
Также данная технология использует беспроводной интернет от «Ростелекома». Для этого у абонента должен быть маршрутизатор с функцией Wi-Fi. Его можно взять у поставщика услуг либо приобрести самостоятельно.
Стоимость подключения
Доступ к глобальной сети по оптоволокну осуществляется через оптическое сетевое оборудование. Такое устройство стоит довольно дорого, но у провайдера уже есть готовые решения для абонентов, включающие в себя аренду маршрутизатора. Стоимость зависит от региона проживания клиента.
Например, ежемесячный тариф для Московской области со скоростью подключения до 100 МБ/с – 500 рублей. При этом комплект состоит из бесплатного wi-fi-роутера от компании-провайдера и Антивируса Касперского на один месяц.
Данный пакет также разрешает воспользоваться интерактивным телевидением «Ростелекома», подключаемым по технологии IPTV. Опция доступна на любом роутере при использовании оптической линии от «Ростелекома» в частном доме.
Как подключить
Для того чтобы провести интернет от «Ростелекома» в частный дом, необходимо посетить офис компании, оставить заявку на сайте или позвонить на горячую линию. Провайдер проверит линию до частного дома клиента и предложит варианты на выбор. Абонент определяется с оптимальным вариантом для себя, заключает договор с поставщиком услуг.
Следующим этапом «Ростелеком» протянет оптоволокно в частный дом клиента, предоставит необходимое оборудование. Если пользователю потребуется предварительная настройка, инженеры окажут эту услугу за дополнительную плату.
Альтернативные способы подключения
Интернет от «Ростелекома» в частный дом поставляется как по технологии GPON, так и другими способами: через телефонную линию, с помощью беспроводной технологии Wi-Fi или мобильный модем. Рассмотрим варианты, предоставляемые «Ростелекомом» для своих абонентов.
Adsl телефонная линия
Ответ на вопрос: можно ли использовать возможности домашнего телефона и подключить интернет от «Ростелекома», утвердительный. Это одна из устаревших технологий xDSL. Для ее использования необходимо наличие телефонной линии в жилом доме абонента. Пользователь подключает маршрутизатор с ADSL-портом к телефонной линии через сплиттер, а сетевым кабелем соединяет сетевое устройство с компьютером.
Главные недостатки работы с использованием технологии xDSL – его низкая скорость и нестабильность сигнала. Такой способ используется в удаленных поселениях, где нет других альтернатив.
Wi-Fi
В 2014-2015 годах по программе «Устранение цифрового неравенства» поставщик услуг связи в малых либо удаленно расположенных поселениях устанавливал точки беспроводной связи. Как правило, они инсталлировались в центре, доступ к ним предоставлялся владельцам частных домов за абонентскую плату.
Недостатки такого подхода следующие:
- Малый радиус действия точки беспроводной связи. Для подключения к «мировой паутине» надо было находиться на расстоянии не более чем 100 метров. То есть, большинству пользователей пришлось бы находиться на улице, чтобы получить возможность доступа к глобальной сети.
- Низкий уровень сервиса стоил больших денег для владельцев жилых домов.
- Отсутствие стабильности сигнала и природные условия не позволяли использовать точку доступа как постоянное подключение к глобальной сети.
С учетом всего перечисленного через некоторое время такой проект закрылся. Чтобы оборудование не простаивало, «Ростелеком» осуществил проведение беспроводного интернета в каждый частный дом при помощи точки связи. То есть, жители покупали себе роутеры, используя их для усиления сигнала. Со временем качество обслуживания стало выше, и многие пользователи обеспечили себя беспроводным интернетом в частном жилье.
Еще один вариант для получения доступа к глобальной сети – это 3G (4G)-модемы. Они используют мобильную связь любого из операторов: МТС, «Мегафона», «Билайна» и других, а также от самого «Ростелекома». Провайдер теперь способен предоставлять услугу мобильного интернета.
Для получения доступа к «мировой паутине» необходимо приобрести такой модем, подключить его к компьютеру через USB-порт. Первый запуск займет некоторое время, так как необходимо установить ПО с модема, проведя предварительную настройку. Конфигурация происходит автоматически, без участия пользователя.
Недостатки:
- Большинство операторов сотовых связей и «Ростелеком» не имеют вышек на доступном расстоянии от поселений.
- Качество сигнала и скорость работы при использовании мобильного модема – низкие.
- Невозможность провайдера обеспечить стабильный сигнал приводит к постоянному обрыву связи.
Несмотря на перечисленные минусы, данный способ обладает преимуществом на фоне остальных вариантов: он предоставляет пользователю полную свободу. Не нужно находиться рядом с точкой беспроводной связи или внутри жилого дома.
Это связано с требованиями новых услуг и "тяжелых" приложений, которые могут полноценно функционировать только с подключением PON от Ростелеком. Именно поэтому было необходимо введение оптоволоконных технологий, которые отвечают требованиям высокоскоростного интернета.
Даная статья состоит из нескольких пунктов:
- Что представляет собой PON-технология
- Особенности PON-интернета
- Оборудование для подключения
- Настройка модемов
PON технология от Ростелекома
Самым главным преимуществом данной технологии по сравнению с другими типами подключения является высокая передачи данных и, как следствие, отзывчивость сетей. Поэтому PON-подключение является оптимальным для подсоединения к интернету крупных кокомпаний.
В настоящее время требования к скорости интернета достигают 100 Мбит/с, а в скором будущем приблизятся к 1 Гбит/с. Поддерживать такие высокие показатели способны только оптические кабели. Особенно это касается больших расстояний, которые, конечно же, существуют между провайдером и пользователем.
Для поставщиков услуг уже сейчас предоставляется полоса пропускания FTTH (Fiber to the Home), которая проводится к дому. Такими образом, новые постройки будут служить основой сетей доступа и смогут функционировать на протяжении многих лет. Проведение сетей доступа FTTH далеко не дешевый процесс, который требует не только трудоемких строительных работ, но и значительных финансовых затрат.
Тем не менее, развитие технологии разделения сигналов по длине волны (WDM), использующей одно волокно для входящего и исходящего трафика, в значительной степени улучшило ситуацию. Первые из сетей FTTH уже перешли к более новому стандарту, где одиночное волокно соединяется с пассивным оптическим разделителем, который в свою очередь распространяет сигнал для нескольких абонентов.
Именно этот стандарт и стал называться PON-технологией, которую сейчас активно применяет Ростелеком. Благодаря этой технологи, сеть может поддерживать расщепление сигнала в соотношении 1:64 из одного волокна. Кроме того, PON-технологии Ростелеком позволяют абонентам использовать без применения IP-приставок.
Преимущества интернета по технологии PON от Ростелекома
Наиболее значимым преимуществом PON интернета от Ростелеком является то, что при помощи недорогих оптических разделителей общее оптоволокно обеспечивает сетью множество пользователей. Но следует помнить, что такие разделители поддерживают отзывчивость сети при количестве пользователей до 64. Таким образом, эта технология вызывает интерес не только у абонентов, но и поставщиков услуг, которые желают заменить несколько устаревшие медные сети.
Особеностями PON сетей, которые можно назвать ещё и плюсами, являются:
- отсутствие электромагнитных помех, так как нет необходимости использовать активное оборудование непосредственно в сети доступа;
- уменьшение волокна и оборудования в центральном офисе.
PON оборудование от Ростелеком обеспечивает большую пропускную способность и поддерживает двойной коэффициент распределения. Это значит, что с 64-полосным распределением каждый пользователь получит довольно большую пропускную способность соединения, около 35 Мбит/с. В случае использования провайдером более низких коэффицентов распределения, к примеру, 16 или 32, абоненты получат еще большую пропускную способность. Благодаря эффективному использованию пропускной способности стандарта PON абонентам предоставляется большая скорость передачи данных. Кроме того, данная технология дает возможность использовать не только высокоскоростной интернет, но и мультисервисные услуги, такие, как видео, голос, данные.
Какие модемы подойдут для подключения PON от Ростелекома
Технология GPON представляет собой общеотраслевой взаимозаменяемый стандарт. Это свидетельствует о том, что модемы PON любого производителя будут корректно работать с такими устройствами, как ONT.
Это, в свою очередь, влияет на снижение стоимости оборудования и дает возможность провайдерам предлагать абонентам наиболее выгодные тарифы на услуги. Также, важно отметить, что обновленная технология на основе XGPON стандартов увеличивает производительность сетей до 10 Гбит, при этом сохраняется обратная совместимость с уже развернутыми сетями.
Как настроить оборудование
Как правило, PON оборудование от Ростелеком не нуждается в тщательной настройке, так как все необходимые параметры уже внесены провайдером. Но в некоторых моделях Wi-Fi роутера с технологией PON необходимо будет настроить конфигурации беспроводной сети и установить параметры подключения. К этим параметрам относятся логин и пароль пользователя PPPoE типа, которые Ростелеком предоставляет абоненту при заключении договора.
Если после корректного внесения всех необходимых параметров, на оборудовании горит красным индикатор PON, то рекомендуем с этой проблемой обратиться в службу технической поддержки клиентов Ростелеком.
Если у вас остались вопросы по данной технологии, то советуем посмотреть данный видеоролик.
Ростелеком и технология PON в Вологде видео
Давайте посмотрим что даёт нам оптоволоконный интернет, как его подключить и как настроить.
Как выглядит это в условиях квартиры можно увидеть на снимке ниже.
7. Локальная сеть у Ростелекома отсутствует («так как ее организация противоречит законодательству РФ.» — Ростелеком), но есть, так называемые, « » на основе торрент-клиентов. Жуть голубая, по моему мнению. Одно из приложений притащило мне браузер Амиго на 333мегабайта, Вконтакте и Одноклассников. Другое просто повисло после того, как файервол отказался дать ему полную свободу действий на моём компьютере.
8. При пропадании электричества вы не сможете вызвать электрика по телефону — телефон перестанет работать, так как тоже будет зависеть от электричества. При том, что у всех есть мобильники — не так страшно, а кое-кто ещё подключает бесперебойное питание.
9. В случае неисправности сначала проверяем питание терминала, перезагружаем оборудование, потом подключаем кабелем напрямую и, если это не помогает, набираем телефон поддержки. Не исключено, что вас попросят сообщить о состоянии индикаторов на панели терминала. Номер телефона поддержки я дал выше.
Так или примерно так и происходит подключение к сети по оптоволокну.
Процесс первоначальной основной настройки описал в посте D-Link.