Оптоволокно — основной способ подключения квартир и офисов к Интернету. Медные телефонные линии, на которых работали технологии xDSL, почти везде уступили место оптике: она даёт на порядок большую полосу, нечувствительна к электромагнитным помехам и позволяет передавать сигнал на десятки километров без усиления. В России оптика доходит либо до дома (FTTB, дальше по витой паре), либо напрямую в квартиру (FTTH, обычно по технологии GPON).

Как устроен оптоволоконный кабель

Оптическое волокно — это тонкая нить из кварцевого стекла, по которой передаётся не электрический ток, а свет в инфракрасном диапазоне. Оно состоит из трёх частей:

  • сердцевина — кварцевое стекло с добавками, повышающими показатель преломления;
  • оболочка — чистое кварцевое стекло с меньшим показателем преломления;
  • защитное покрытие — полимерный слой, который принимает на себя механические нагрузки.

Разница показателей преломления между сердцевиной и оболочкой создаёт полное внутреннее отражение: луч не выходит наружу, а распространяется вдоль оси волокна. Именно поэтому свет проходит по изогнутому кабелю без потери сигнала.

Волокна делятся на одномодовые и многомодовые. В одномодовом распространяется единственная мода светового пучка, поэтому нет межмодовой дисперсии и сигнал сохраняет форму на большом расстоянии — в сетях доступа и магистралях применяют именно его, в окнах прозрачности 1310 и 1550 нм. Многомодовое волокно с более широкой сердцевиной дешевле в монтаже, но работает на десятках или сотнях метров, поэтому его используют внутри зданий и в центрах обработки данных.

Для абонентской разводки применяют волокно, устойчивое к изгибам (стандарт G.657): его можно проложить по квартире вдоль плинтуса без риска потерять сигнал на повороте. При этом оптический патч-корд всё равно не терпит резких заломов и загрязнения торца коннектора — это две самые частые бытовые причины падения скорости.

Архитектуры FTTx: где заканчивается оптика

Аббревиатуры FTTx описывают одно: насколько глубоко оптика доходит к абоненту. Чем ближе к квартире, тем выше доступная полоса и тем дороже строительство сети.

FTTN и FTTC — оптика до узла или до шкафа

Оптический кабель доходит до узла связи или уличного шкафа, а последние сотни метров до абонента остаются медными, с технологией VDSL2. Это компромиссный вариант, позволяющий не перестраивать существующую разводку. Скорость здесь напрямую зависит от длины медного участка, поэтому у двух соседних домов результаты могут отличаться в разы.

FTTB — оптика до здания

Оптика приходит в дом, обычно в подвал или на технический этаж, а по стоякам расходится витая пара с обычным Ethernet. Это классическая схема российских «домовых сетей», на которой построена большая часть подключений в многоквартирных домах. Плюсы — низкая стоимость на одного абонента и понятное обслуживание, минус — ограничение витой пары: как правило, 100 Мбит/с или 1 Гбит/с в зависимости от того, какой кабель и оборудование стоят в подъезде.

FTTH — оптика в квартиру

Волокно заводится непосредственно в квартиру, где устанавливается абонентский терминал ONT. Медного участка нет вообще, поэтому доступная полоса ограничена только оборудованием и тарифом. Двадцать лет назад такую схему считали слишком дорогой и называли «технологией будущего», но с распространением PON она стала массовой: в Москве и других крупных городах именно так подключено большинство новых абонентов.

PON: как одно волокно обслуживает десятки квартир

Прокладывать отдельное волокно от узла связи к каждой квартире дорого. Поэтому FTTH строят на пассивных оптических сетях — PON (Passive Optical Network). Сеть состоит из трёх элементов:

  • OLT — станционное оборудование на стороне оператора;
  • ODN — распределительная сеть из волокон и разветвителей (сплиттеров), которые делят сигнал без питания и активной электроники;
  • ONT/ONU — абонентский терминал в квартире, часто совмещённый с роутером и Wi-Fi.

Слово «пассивная» здесь ключевое: между станцией и абонентом нет ни одного устройства, которому нужно электропитание. Это резко удешевляет эксплуатацию сети и повышает её надёжность. Один порт OLT через сплиттеры обслуживает обычно 64 или 128 абонентов на расстоянии до 20 км.

Поколения PON различаются пропускной способностью общего для группы абонентов канала:

  • GPON — 2,5 Гбит/с к абонентам и 1,25 Гбит/с от них. Самая распространённая технология в России.
  • XGS-PON — 10 Гбит/с симметрично. Постепенно вытесняет GPON там, где операторы предлагают тарифы выше гигабита.
  • NG-PON2 и 50G-PON — следующие ступени, пока применяются в основном для магистральных задач и подключения базовых станций.

Поскольку полоса делится между абонентами ветки по времени, вечерняя нагрузка теоретически может влиять на скорость. На практике узким местом гораздо чаще оказывается сам тариф, домашний роутер или перегруженный Wi-Fi, а не оптическая ветка.

PON или Ethernet

Альтернатива PON — активные сети (Active Ethernet), где каждому абоненту или дому выделяется собственный порт коммутатора. Полоса при этом не делится, а диагностика проще, но оборудованию нужно питание и место в узле, а стоимость подключения выше.

Для абонента разница почти незаметна. Практическое отличие в другом: в сетях PON у вас в квартире стоит терминал ONT, привязанный к оператору, а в схеме FTTB достаточно обычного кабеля Ethernet в любой роутер.

Что оптика даёт абоненту на практике

  • Симметричность. В отличие от ADSL, оптические тарифы часто дают одинаковую скорость отдачи и приёма — это заметно при видеозвонках, выгрузке файлов в облако и стримах.
  • Низкие и стабильные задержки. Для онлайн-игр и видеосвязи стабильность пинга важнее пиковой скорости.
  • Устойчивость к помехам. Оптика не подвержена наводкам от электросети и грозовых разрядов, в отличие от медных линий.
  • Запас на будущее. Переход с гигабитного тарифа на более быстрый обычно требует замены только абонентского терминала, а не перестройки сети в доме.

При этом важно помнить, где именно теряется скорость. Гигабитный тариф на оптике легко упирается в старый роутер, в порт 100 Мбит/с на сетевой карте или в беспроводную сеть Wi-Fi. Чтобы понять, что именно ограничивает соединение, подключите компьютер к терминалу кабелем и запустите тест скорости: если по кабелю тариф выдаётся полностью, дело не в провайдере, а в домашней сети.