Fiber to the Cabinet – jak działa FTTC?

W tym artykule przedstawię Ci jak działa technologia Fiber to the Cabinet (FTTC). Zanim przejdziemy do tego tematu opiszę najpierw w skrócie podstawowe zasady działania dwóch technologii. Pierwsza z nich to telefonia stacjonarna PSTN (Public Switched Telephone Network). Druga to DSL (Digital Subscriber Line), czyli technologia wykorzystująca PSTN dla zapewnienia abonentowi stałego łącza internetowego.

Telefonia stacjonarna PSTN

Ogólne zasady działania sieci telefonicznej generalnie nie zmieniły się na przestrzeni ostatnich stu lat. Pracę, którą kiedyś wykonywały panie telefonistki w centrali, w późniejszych latach przejęły przekaźniki elektromechaniczne. Z kolei dzisiaj tę robotę wykonują całkowicie zautomatyzowane centralki telefoniczne sterowane zdalnie z zewnątrz. Sprawia to, że nieprzerwana fizyczna obecność człowieka w budynku centrali stała się całkowicie zbędna.

Głównym operatorem w Wielkiej Brytanii jest British Telecommunications (BT), a dokładniej jej spółka córka, która przyjęła nazwę Openreach. Nazwa ta składa się z dwóch angielskich słów: open (otwarty) i reach (zasięg).

O co chodzi w tej nazwie? Fizyczna sieć telefoniczna dochodzi do praktycznie każdego miejsca w kraju. Jest ona dostępna dla wszystkich operatorów telekomunikacyjnych działających w UK. Mowa tu o na przykład BT, Sky, TalkTalk, Vodafone, EE i wielu innych.

Krytycy uważają jednak, że nazwa Openreach jest mocno na wyrost. BT jako właścicielowi Openreach’a zarzuca się, że faworyzuje swoich klientów i zapewnia im pierwszeństwo w dostępie do własnej sieci.

Bliższe spojrzenie na PSTN

Sercem sieci telefonicznej jest budynek centrali (ang. exchange), do którego podłączone jest około kilku tysięcy linii telefonicznych.

Budynek centrali telefonicznej (exchange)
Budynek centrali telefonicznej (exchange)


Linia telefoniczna składa się z układu wyjściowego umieszczonego w budynku centrali i gniazdka telefonicznego umieszczonego w domu klienta. Elementy te łączy jedna para przewodów miedzianych zapewniając przepływ prądu elektrycznego pomiędzy nimi.

Linia telefoniczna
Linia telefoniczna

Na rysunku powyżej mamy następujące elementy:

  1. Układ wyjściowy w centrali,
  2. Para przewodów miedzianych (długa linia),
  3. Gniazdko telefoniczne w domu klienta.

Wszystkie układy wyjściowe skoncentrowane są w jednej matrycy połączeniowej zwanej tutaj MDF (Main Distribution Frame).

Main Distribution Frame
Main Distribution Frame

Następnie około kilkuset linii wychodzących z MDF podłączone jest do kabla zbiorczego zawierającego kilkaset par przewodów miedzianych.

Kabel zbiorczy
Kabel zbiorczy

Skrzynka węzłowa PCP

Kabel zbiorczy podłączony jest z kolei do oddalonej o kilka kilometrów skrzynki węzłowej PCP (Primary Cross Connection Point). Skrzynka ta nazywana jest również cabinet. PCP znajduje się przeciętnie około kilkuset metrów od domu klienta.

PCP / cabinet
PCP / cabinet

Następnie około kilkudziesięciu linii telefonicznych jest podłączone mniejszymi kablami zbiorczymi zawierającymi kilkadziesiąt przewodów miedzianych do punktów dystrybucyjnych (ang. Distribution Point). DP znajduje się przeciętnie kilkanaście metrów od domu klienta. Połączony z gniazdkiem telefonicznym prostym kablem zawierającym jedną parę przewodów kablem z gniazdkiem telefonicznym.

Punkt dystrybucyjny i gniazdko telefoniczne
Po lewej punkt dystrybucyjny, po prawej gniazdko telefoniczne u klienta

Podsumowując – linia telefoniczna PSTN wygląda zatem następująco :

Schemat ideowy linii telefonicznej PSTN
Schemat ideowy linii telefonicznej PSTN

Elementy, które znajdziemy na diagramie powyżej to kolejno:

  1. MDF (układ wyjściowy),
  2. Para przewodów o długości do kilku lub kilkunastu kilometrów,
  3. Skrzynka węzłowa PCP (cabinet),
  4. Para przewodów o długości przeciętnie do kilkuset metrów,
  5. DP – punkt dystrybucyjny,
  6. Para przewodów o długości około kilkunastu metrów,
  7. Gniazdko telefoniczne u klienta.

Połączenie pomiędzy centralą a gniazdkiem nazywane jest połączeniem ostatniej mili.

Poznaliśmy pierwszy element, który pozwoli nam lepiej zrozumieć jak działa technologia Fiber to the Cabinet. Przyjrzyjmy się teraz drugiemu elementowi.

Technologia DSL (Digital Subscriber Line)

W 1988 roku pracownicy firmy Bellcore opracowali metodę transmisji danych przez linię telefoniczną. Wykorzystali przy tym fakt, że transmisja rozmowy telefonicznej ma miejsce w paśmie do 3400 Hz, podczas gdy częstotliwości powyżej nie są wykorzystywane. Dlatego też postanowiono zagospodarować pasmo powyżej 3400 Hz do transmisji danych. Na początku omówimy wersję ADSL (Asymmetric DSL).

Najważniejszym urządzeniem jest Multiplexer DSLAM (DSL Access Multiplexer), który w wersji ADSL umieszczony jest w centrali telefonicznej przy MDF.

Schemat poglądowy DSLAM
Schemat poglądowy DSLAM

Dane przeznaczone dla wielu odbiorców dochodzą główną magistralą danych A, a następnie poszczególne pakiety danych wysyłane są na porty (1,2,3…….n). Każdy port podłączony jest do jednej, konkretnej linii telefonicznej w następujący sposób:

Schemat poglądowy DSLAM
Schemat poglądowy połączenia DSLAM

Na obrazku powyżej znajdziemy następujące elementy:

  1. Układ wyjściowy na MDF,
  2. Port DSLAM,
  3. Splitter sumujący.

Splitter to nic innego jak prosty filtr o częstotliwości granicznej 4000 Hz. Jego zadaniem jest zsumowanie sygnału telefonicznego ze strumieniem danych DSL w jeden połączony sygnał, który później 'powędruje’ do gniazdka telefonicznego.

Sytuacja po stronie klienta

Po stronie klienta mamy do czynienia z następującą sytuacją:

Omówienie technologii Fiber to the Cabinet - schemat poglądowy po stronie klienta
Schemat poglądowy splittera po stronie klienta

Po lewej widzimy obrazek gniazdka telefonicznego oraz splittera separującego po stronie klienta. Pozostałe elementy jakie znajdziemy na diagramie to kolejno:

  1. Gniazdko,
  2. Splitter separujący,
  3. Modem DSL,
  4. Telefon.

Splitter podłączony do gniazdka wykonuje operację odwrotną niż ten w centrali, czyli odseparowuje on od siebie składowe harmoniczne poniżej 4000 Hz (rozmowa telefoniczna) i powyżej 4000 Hz (strumień danych DSL).

Technologia ADSL jest dość prostą i tanią metodą zapewnienia stałego łącza o prędkości kilku Mbit/s. Większa prędkość nie jest możliwa ponieważ jest ona wytracana wraz ze zwiększającą się rezystancją elektryczną, a więc co za tym idzie wraz z odległością.

Problemem jest również fakt, że kable zbiorcze w wielu wypadkach nie były wymieniane przez ostatnie kilkadziesiąt lat. Niszczejąca izolacja poszczególnych przewodów powoduje powstawanie pętli, zwarć i szeregu innych uszkodzeń spowalniających i destabilizujących przepływ danych pomiędzy DSLAM i modemem.

Pamiętaj jednak, że kilkadziesiąt lat temu prawie nikt nie myślał jeszcze o internecie…

FTTC – Fiber to the Cabinet

Przejdźmy teraz do sedna tego artykułu i spójrzmy na to jak działa technologia Fiber to the Cabinet. W celu zminimalizowania przepływu danych przez miedziane kable telefoniczne postanowiono usprawnić odcinek ostatniej mili wprowadzając technologię VDSL (Very High Speed DSL).

Inna nazwa to tytułowy FTTC (Fiber to the Cabinet). Aby to zrealizować w bliskim sąsiedztwie wspomnianej wcześniej skrzynki węzłowej PCP umieszcza się drugą podobnie wyglądającą skrzynkę DSLAM Cabinet. Ta z kolei mieści w swym wnętrzu multiplexery DSLAM.

DSLAM Cabinet łączymy światłowodem z urządzeniami wyższej hierarchii znajdującymi się w budynku centrali, które to głównymi magistralami danych (również światłowodami) podłączamy do internetu.

Sprzęt instalowany w DSLAM Cabinet w sieci BT Openreach pochodzi wyłącznie od dwóch dostawców: chiński Huawei oraz izraelski ECI.

Omówienie technologii Fiber to the Cabinet - cabinet DSLAM firmy Huawei
Cabinet DSLAM firmy Huawei

Na powyższym rysunku (otwarty cabinet) widzimy zainstalowane z lewej strony 48- portowe multiplexery H80 BVCMM1 firmy Huawei. Pod nimi znajduje się układ zasilający (DSLAM wymaga zasilania 230V