Как пон: PON — пассивные оптические сети

виды измерений, влияющие на качество передачи факторы, схемы проведения измерений и измеряемые параметры

В статье рассмотрены особенности оптических измерений на сетях PON: виды измерений, факторы, влияющие на качество передачи, схемы проведения измерений и измеряемы параметры. Рассмотрены проблемы, возникающие при таких измерениях и пути их решения. Приведен перечень необходимого измерительного оборудования и его параметры, важные для применения на PON. 

 

Умищем PON нам не понять,

Аршином общим не измерить…

Ф.И.Почти-Тютчев

 

Построение современной качественной оптической сети невозможно без высокого качества ее тестирования. Оно позволяет подтвердить основные параметры, обеспечивающие качество передачи информации, а при необходимости — помочь инсталлятору определить характер и место повреждения. В пассивных оптических сетях измерения связаны с достаточно большими затратами времени и средств. Поэтому измерительные приборы должны быть тщательно подобраны с учетом особенностей именно таких сетей, а этапы и методы измерений должны соответствовать международным стандартам для PON.

Виды измерений на PON

На различных этапах построения и использования PON могут проводиться следующие измерения:

– входной контроль;

– строительно-монтажные;

– приемо-сдаточные;

– эксплуатационные.

Входной контроль параметров компонентов сети проводится перед началом строительства. Его задача – проверить соответствие параметров кабеля, шнуров, разветвителей и других устройств заявленным значениям. Однако, при строительстве небольших абонентских сетей это не всегда целесообразно, т.к. полноценный входной контроль всех составляющих PON потребует большого количества времени и достаточно дорогостоящего оборудования. Проще провести выборочный контроль (например, коэффициента затухания нескольких строительных длин кабеля) и довериться гарантийным обязательствам поставщика.

В процессе инсталляции сети производятся измерения, позволяющие оценить качество строительно-монтажных работ, например, подвеса отрезка воздушного оптического кабеля на опорах, сварного соединения оптических волокон и т.п.

Приемо-сдаточные измерения производятся после окончания строительно-монтажных работ для подтверждения заданных параметров сети, обеспечивающих качество передачи информации. Эксплуатационные измерения производятся в тех случаях, когда в процессе работы PON происходит ухудшение параметров сигналов или повреждение в какой-либо точке сети, а также после проведения ремонтно-восстановительных работ.

 

Строительно-монтажные измерения на PON

В процессе строительно-монтажных работ могут понадобиться измерения, связанные с контролем качества компонентов и качества самой инсталляции PON. К ним относятся измерения погонного затухания строительных длин оптического кабеля, потерь в сварных соединениях, затуханий и потерь на отражение пассивных компонентов (разъемов, разветвителей).

Для этой цели наилучшим образом подходит 

оптический рефлектометр, который подключается с одного конца линии и позволяет получить распределение отраженной мощности по ее длине. В результате измерений формируется графическая зависимость (рефлектограмма), которая характеризует распределение мощности оптического сигнала по длине линии. Таким образом, по наклону характеристики на линейных участках можно определить величину коэффициента затухания оптического кабеля (в дБ/км), а для локальных неоднородностей (сварные и разъемные соединения, изгибы волокон и т.п.) можно определить вносимые потери и потери на отражение (см. рисунок ниже).

По окончании строительно-монтажных работ на отдельных сегментах сети целесообразно сделать на них рефлектометрические измерения (если есть возможность, то на двух длинах волн) и сохранить опорные рефлектограммы. При дальнейшей эксплуатации для определения мест повреждения (или неоднородности) очень полезным будет наложение исходной опорной рефлектограммы на «аварийную» (многие модели рефлектометров имеют такую функцию). Иногда это позволяет быстрее понять характер неисправности и обнаружить ее местоположение.

Также рекомендуется снимать рефлектограммы при изменении топологии сети (подключения нового абонента, замены разветвителя и т.п.).

Факторы, влияющие на качество передачи в PON

При проведении приемо-сдаточных работ обычно производятся измерения параметров, характеризующих скорость передачи, отсутствие ошибок и другие показатели, характеризующие качество принимаемого сигнала. Основными факторами, действующими в линейном тракте (между передатчиком и приемником) и ограничивающими показатели качества являются: затухание, дисперсия (хроматическая и поляризационная) и нелинейные эффекты.

Затухание сигнала в оптических кабелях, шнурах, разъемах, разветвителях и других компонентах PON приводит к уменьшению уровня сигнала на входе фотоприемника и, соответственно, ухудшению соотношения сигнал/шум, увеличению коэффициента ошибок. Как было показано в статье «Практика проектирования пассивных оптических сетей (PON)», общее затухание зависит от длины линии, количества пассивных компонентов и затухания в них, а также количества разъемных и неразъемных соединений. Общее затухание в линейном тракте обязательно измеряется на соответствие рассчитанному бюджету потерь. Также могут производиться измерения потерь, вносимых отдельными компонентами сети (разъемами, разветвителями и т.п.).

Дисперсия оптических сигналов связана с различными скоростями распространения различных спектральных (хроматическая) или поляризационных (поляризационно-модовая) составляющих. Она приводит к уширению формы импульсов или фазовым искажениям аналоговых сигналов в оптических волокнах. Достаточно большая дисперсия приводит к ошибкам распознавания сигналов фотоприемником и, опять же, к ухудшению соотношения сигнал/шум, увеличению коэффициента ошибок или искажениям ТВ сигнала (SCO). Большая из двух составляющая – хроматическая дисперсия – зависит от длины линии, длины волны сигнала и параметров волокон. Такая дисперсия реально оказывает существенное влияние на форму сигнала на длинных линиях (десятки, сотни км) при высокой скорости передачи (более 1 Гбит/с), особенно на длине волны 1550 нм. Расчетное значение хроматической дисперсии может использоваться при проектных расчетах (особенно GPON), но измерения этого параметра при строительстве и эксплуатации, как правило, не проводятся.

 

Нелинейные эффекты в оптических волокнах возникают при достаточно большой величине оптической мощности, вводимой в волокно. Обычно это происходит при использовании в PON выделенной оптической несущей 1550 нм для передачи ТВ сигналов. При превышении некоторого порогового уровня мощности, вследствие нелинейных видов рассеяния сигнала (Мандельштама-Бриллюэна, Рамана) в волокне возникают новые частотные составляющие, имеющие встречное и попутное направления. По сути, происходит выведение части оптической мощности из детектируемого спектра, т.е. дополнительные потери сигнала, передаваемого на основной оптической несущей. А обратно распространяющийся паразитный сигнал способен ухудшить работу оптического передатчика. В этом случае происходит уменьшение соотношения несущая/шум ТВ сигнала. Однако проявление нелинейных эффектов происходит при уровнях мощности более 7 – 10 дБ, а современные оптические передатчики ТВ сигналов часто имеют систему подавления таких эффектов даже при уровнях до 18 дБм.

 

Приемо-сдаточные измерения на PON

Для приемо-сдаточных испытаний на PON принципиальными являются только измерения, связанные с распределением мощности в сети. Поэтому принципиально важно провести два вида измерений:

– измерение оптической мощности на выходе передающих устройств;
– измерение затухания в оптическом линейном тракте.

Для простоты можно произвести измерение оптической мощности передатчиков в кроссе после мультиплексора WDM на длине волны 1490 нм (излучатель OLT) и на 1550 нм (передатчик ТВ-сигналов)*. При несоответствии полученных значений проектным данным следует провести измерения непосредственно на выходе обоих передатчиков, а также на выходе оптического усилителя. Также целесообразно произвести измерение мощности на входе оптических приемников линейного и сетевого терминалов.

*Примечание. Мощность на выходе WDM нужно измерять прибором, имеющим встроенные фильтры для раздельного измерения каждой длины волны (см. дальше описание PON-тестера MT 3212), т.к. обычный измеритель мощности покажет некую суммарную величину, не характеризующую разные передатчики. Дело в том, что фотодетектор обладает достаточно хорошей широкополосностью и детектирует всю падающую оптическую мощность в диапазоне длин волн 1200 – 1650 нм. Однако чувствительность его на разных длинах волн неравномерна. Поэтому, если вы, например, установите на тестере длину волны 1550 нм, а подадите на его вход излучение с длиной волны 1310 нм, то на экране дисплея вы увидите какое-то значение мощности, но оно будет неправильным, т.к. ток на выходе детекторного узла будет пересчитан в мощность с учетом чувствительности фотодетектора на длине волны 1550 нм.

Обязательно необходимо провести измерения общего затухания в линейном тракте для всех ветвей пассивной оптической сети. А при получении значения потерь выше расчетного следует провести измерения величины потерь сигнала в отдельных характерных точках сети (см. рисунок ниже). Измерение затухания оптической сети или ее сегмента обычно производится методом вносимых потерь (IEC 61280-4-2, Method 1) с помощью калиброванного источника излучения и оптического измерителя мощности или оптического тестера, совмещающего оба таких устройства в одном корпусе

**.

** Примечание. При отсутствии калиброванного источника излучения в виде отдельного прибора, в крайнем случае, для измерения затухания в различных точках линейного тракта можно использовать передатчик OLT (на 1490 нм) или оптический передатчик ТВ-сигнала (на 1550 нм). Считая их излучение практически непрерывным, нужно сначала измерить мощность на выходе передатчика, а затем — в заданной точке линейного тракта. Разность уровней (в дБ) и покажет затухание измеряемого участка сети.

 

Приемо-сдаточные измерения на PON

Для измерения уровней мощности и затухания в сетях PON обычно используются оптический источник излучения и оптический измеритель мощности. Компания ДЕПС может предложить инсталляторам целый ряд таких устройств, выпускаемых под торговой маркой Multitest

. Компактные оптические источники излучения МТ3109 и МТ3104 отличаются рабочей длиной волны (1310 и 1550 нм), наличием источника видимого излучения (650 нм, 0 дБм), возможностью НЧ-модуляции выходного сигнала и другими параметрами. Измерители мощности Multitest МТ1108, МТ1106, МТ1105 и МТ1103 обладают различным диапазоном измеряемых мощностей, погрешностью измерения, возможностью распознавания НЧ-модулированного сигнала (270 Гц, 1 кГц, 2 кГц), объемом хранимой информации, типом батарей питания и т.п.
Оптический тестер Multitest МТ3204 интегрирует в себе фактически два прибора: измеритель оптической мощности и источник оптического излучения. Четыре модификации тестера имеют излучатели с калиброванными длинами волн 850 нм, 1300 нм, 1310 нм и 1550 нм и фотодетекторы с различными диапазонами измерения оптической мощности: от -70…+3 дБм (МТ3204А) до -20…+30 дБм (МТ3204D).

Тестер PON-сетей Multitest MT3212 является специализированной моделью измерителя оптической мощности, адаптированной к специфике полностью пассивных оптических сетей. Тестирование производится путем включения прибора в оптическую линию «на проход», с одновременным измерением мощности по трем длинам волн: 1310 нм для обратного потока и 1490/1550 нм для прямого потока. При этом обеспечивается высокая (>30 дБ) взаимная изоляция каналов на разных длинах волн. Прибор может производить измерение пиковой мощности сигналов в импульсном режиме на длине волны 1310 нм специально для тестирования передатчиков ONU. Динамический диапазон прибора составляет 45дБ на длинах волн 1310 нм и 1490 нм, и 70 дБ на длине волны 1550 нм. Прибор способен измерять высокий уровень мощности (до +20 дБм), что характерно для оптических передатчиков ТВ-сигналов, работающих на длине волны 1550 нм с дополнительным усилителем. Последние модели МТ 3212 имеют возможность хранения результатов измерений во внутренней памяти и порт для их вывода на компьютер.

 

Проблемы измерения оптической мощности и затухания на PON

Измерение оптической мощности или затухания в сетях PON может быть связано с некоторыми специфическими проблемами, характерными именно для этих сетей. Рассмотрим возникающие сложности, а также пути их преодоления.

Проблема 1. При передаче в PON широковещательного ТВ сигнала на длине волны 1550 нм используются передатчики с достаточно большой выходной мощностью (+8…+18 дБм). Традиционные оптические измерители мощности рассчитаны на излучатели, устанавливаемые в телекоммуникационных системах (не более 0…+3 дБм). Попытка измерить ими более мощный сигнал приведет либо к ошибочным результатам (фотодетектор выйдет из линейного режима) или даже к повреждению самого фотодиода.

Для измерений высоких уровней передачи следует выбирать специально предназначенные для этого модификации оптических измерителей мощности: МТ1108С (до +23 дБм), МТ1106С (до +26 дБ), МТ1105С (до +20 дБ), МТ1105D (до +30 дБ), МТ1103СR (до +20 дБ), МТ1103DR (до +30 дБ) или использовать тестер PON-сетей МТ3212 (до +20 дБ на длине волны 1550 нм).

Проблема 2. Измерения оптической мощности на выходе передатчика и на входе приемника, а также общего затухания в линейном тракте нужно проводить на трех длинах волн: 1310 нм, 1490 нм и 1550 нм. Обычные оптические измерители мощности, как правило, рассчитаны на длины волн 1310 нм и 1550 нм. В принципе, в таких приборах используются широкополосные фотодетекторы, но при детектировании оптической несущей 1490 нм в диапазоне 1550 нм приведет к ошибке до 0,5 дБ. Это связано с тем, что значение принимаемой мощности индицируется с учетом значения чувствительности детектора именно на калиброванной длине волны 1550 нм.

Единственный радикальный способ решения этой проблемы – применение тестера PON-сетей МТ3212, который может проводить измерения на всех трех длинах волн, причем одновременно. Если же большая точность не требуется, то можно использовать измерители мощности, работающие на длинах волн 1310 нм и 1550 нм, а погрешность измерения несущей 1490 нм в диапазоне 1550 нм можно учесть, если известна спектральная зависимость чувствительности фотодиода InGaAs (на которых обычно и строятся широкополосные оптические фотодетекторы оптических измерителей мощности).

Проблема 3. Каждый абонентский терминал ONU подключается к сети посредством одного волокна. Причем излучатель ONU работает только при получении служебных сигналов от станционного терминала OLT. Следовательно, невозможно измерить мощность излучателя ONU, подключив к нему непосредственно измеритель мощности. Возможно только подключение измерителя мощности, работающего «на проход» (см. схему ниже), т.к. только в этом случае до ONU доходит с OLT сигнал, разрешающий передачу.

Для измерений оптической мощности «на проход» потребуется измеритель, имеющий возможность выведения части излучения (например, на изгибе) и его детектирования на калиброванных длинах волн. Здесь опять понадобится тестер МТ3212 со встроенным разветвителем, производящий измерение сигналов как при оконечном подключении его к линии, так и «на проход» в режиме реального времени с внесением небольшого затухания (до 1,5…2 дБ) в оптический линейный тракт.

Проблема 4. Провести измерение мощности излучателя ONU даже через оптический разветвитель (см. схему ниже) не представляется возможным. Дело в том, что при временном разделении каналов в обратном потоке каждому ONU предоставляется только короткий временной интервал для передачи сигналов к OLT, в течение которого и должна быть измерена оптическая мощность. Обычные измерители мощности показывают среднее интегрированное значение мощности за определенный временной интервал. Поэтому на выходе работающего ONU будет показано значение на 20 – 30 дБ ниже реального значения.

Для измерения мощности излучателя ONU могут использоваться измерители на пиковых детекторах, для которых не будет иметь значение длительность передаваемых посылок, хотя такие приборы будут более чувствительны к шуму в канале и, соответственно, будут иметь несколько более высокую погрешность измерений. Более дорогостоящие приборы производят измерения средней мощности во время фаз активной передачи. Тестер PON-сетей МТ3212 может производить измерения пиковой мощности сигналов в импульсном режиме на длине волны 1310 нм с погрешностью ±0,5 дБ, что вполне приемлемо для PON.

Проблема 5. При включении в схему PON системы ТВ вещания оптический передатчик сигналов ТВ имеет выходной коннектор с полировкой торца типа APC (угловой физический контакт). Это связано с тем, что при использовании коннекторов с другими типами торцов в местах разъемного соединения волокон может появиться достаточно сильный отраженный сигнал, который способен ухудшить режим работы передатчика. В то же время практически все измерительные приборы имеют оптические порты с коннекторами РС (физический контакт).

Поэтому для измерений необходимо заранее запастись гибридными оптическими шнурами Cor-X АРС/РС с коннекторами соответствующих типов. Такие шнуры могут понадобиться и при подключении к портам разветвителей, опять же при построении PON с ТВ на выделенной длине волны.

Проблема 6. В принципе, измерение затухания в оптическом линейном тракте следует проводить в двух встречных направлениях по следующим причинам. Во-первых, соединение волокон с несколько отличающимися параметрами (показатели преломления, числовая апертура, диаметр сердцевины, диаметр модового поля) приводят к различным условиям прохождения света в разных направлениях. Во-вторых, затухание пассивных компонентов PON (особенно разветвители) также будет несколько отличаться в зависимости от направления передачи сигналов. Однако такой комплекс измерений потребует значительных затрат времени.

В большинстве реальных сетей отличие затуханий для встречных направлений передачи составляет не более 0,5…1 дБ. Существенные отличия суммарных потерь могут возникнуть только в протяженной сети с большим количеством разветвителей. Потому, предусмотрев на этапе проектирования запас по мощности порядка 3 дБ, можно учесть и возможные затраты на разность потерь при различных направлениях передачи.

Эксплуатационные измерения на PON

Обычно эксплуатационные измерения в оптических сетях связи делятся на плановые и аварийные. Плановые измерения проводятся периодически с целью контроля основных параметров сети и прогнозирования возможного ухудшения качества передачи.

Однако при реальной эксплуатации PON настоятельная потребность в измерениях возникает лишь в случае аварийной (или предаварийной) ситуации. В этом случае основная задача эксплуатационных измерений – быстро обнаружить причину ухудшения параметров сигнала или повреждения.

Зная характер повреждения обычно можно спрогнозировать ее причину, но не всегда. Например, уменьшение уровня сигнала на приеме может быть связано как с деградацией лазера оптического передатчика, так и с проблемами в линейном тракте: изгиб кабеля или патч-корда с недопустимо малым радиусом, избыточное натяжение волокон в воздушном кабеле и т.п.

Поэтому для начала нужно воспользоваться возможностями системы диагностики OLT и оптического передатчика КТВ. Оба устройства позволяют проконтролировать выходной уровень лазерного источника, его ток накачки, температуру и др. параметры. А система управления OLT также способна идентифицировать каждый абонентский терминал ONU и контролировать его работоспособность в сети. Выявив количество и местонахождение неработающих ONU, сразу можно локализовать поврежденный сегмент сети. Однако, нельзя забывать, что отключенный от сети питания терминал будет так же восприниматься системой управления OLT неработающим, как и ONU, неработающие из-за обрыва в сети.

Для поиска неисправности в линии, при отсутствии рефлектометра, можно просто провести измерения уровня мощности в отдельных точках сети измерителем мощности, используя источник излучения или передатчик OLT. Но такой метод не пригоден для сетей, в которых применяются безкорпусные оптические разветвители, а таких случаев – большинство, т.к. применение корпусных разветвителей с разъемными соединителями вносит в тракт достаточно большие потери. Наиболее точно установить место неисправности в линии можно только с помощью оптического рефлектометра (OTDR).

Измерения с помощью оптического рефлектометра

Общий принцип работы оптического рефлектометра (OTDR) заключается в том, что он посылает световые импульсы, которые отражаются от неоднородностей показателя преломления волокна (рэлеевское рассеяние) или от локальных неоднородностей в линейном тракте (сварные или разъемные соединения, деформации волокон и т.п.). В результате часть излучаемого импульса (отраженный сигнал) возвращается обратно и через разветвитель попадает на чувствительный детектор прибора.

Измерение временного интервала между моментами излучения импульса и прихода отраженного сигнала позволяет определить расстояние от точки ввода импульса в канал до неоднородности в нем.
Поскольку рэлеевское рассеяние происходит в каждой точке оптического волокна, то измерение уровня этого рассеяния позволяет определить затухание светового сигнала при его распространении по волокну. Френелевское отражение возникает в местах границы раздела сред, например, при обрыве волокна, в местах установки разъемов. На рефлектограмме это отражение будет изображаться в виде всплеска сигнала, что соответствует значительно большей мощности отраженного сигнала, чем при рэлеевском рассеянии.

Практически все специалисты, работающие с волоконной оптикой, имеют представление о работе OTDR и методах анализа рефлектограмм. Более подробное рассмотрение этих вопросов требует большого количества времени и места. Поэтому ограничимся рассмотрением некоторых интересных существующих моделей, а также их характеристиками и методами работы применительно к пассивным оптическим сетям.

Модели оптических рефлектометров

Для измерений на сетях PON компания ДЕПС предлагает оптические рефлектометры компаний Yokogawa и Radiantech. Модели отличаются различными техническими характеристиками, функциональными особенностями и программным обеспечением.

Например, FiberPal™ UFO-320 представляет собой оптический блок (приставку) для совместной работы с ноутбуком. Этот наиболее экономичный вариант OTDR имеет технические характеристики (динамический диапазон – 35 дБ, длительность импульса – от 10 нс и т.д.), приемлемые для работы с любыми оптическими сетями доступа (PON, оптический Ethernet в сетях доступа, сети кабельного ТВ и т.д.) и транспортными сетями средней протяженности. Устройство может питаться электроэнергией как от сетевого адаптера, так и через USB-порт, а потребляемая мощность рефлектометра не превышает 3,6 Ватт. Прибор полностью русифицирован и поставляется с руководством пользователя на русском языке.

Модель FiberPal™ OT-8810  – последняя разработка Radiantech, сочетающая в себе новый эргономичный дизайн, проверенное временем программное обеспечение и улучшенные технические характеристики. Миниатюрный прибор весом 2,5 кг оборудован 7-дюймовым сенсорным экраном высокого разрешения. Динамический диапазон до 38 дБ и высокая плотность выборки делают прибор применимым как на магистральных линиях, так и при тестировании локальных оптических сетей (FTTx, CATV, оптических LAN и т.п.) Перезаряжаемая Li-ion батарея обеспечивает автономность прибора на протяжении 3-х часов, а крепкий и герметичный корпус защитит от любых воздействий окружающей среды и случайных повреждений. Прибор имеет русское меню и руководство пользователя на русском языке.

Линейка рефлектометров AQ7270 фирмы Yokogawa представляет собой ряд технически совершенных моделей, имеющих некоторые функциональные отличия и особенности оптических блоков.
С точки зрения измерений на PON, оптимальным является прибор Yokogawa AQ7275. Повышенная стабильность лазерного источника позволяет проводить измерения в PON-сетях на оптических разветвителях с большим числом выходных портов (до 32), импульсы сверхмалой длительности (от 3 нс) увеличивают точность нахождения повреждения, внутренний перестраиваемый аттенюатор (до 15дБ) уменьшает влияние мертвой зоны, которая составляет рекордно малую величину (0,8 м – по отражению). 

Прибором можно пользоваться в качестве оптического тестера, используя внутренний источник излучения с несколькими режимами НЧ-модуляции и измеритель мощности. Один из портов представляет собой встроенный источник видимого света для проверки оптических шнуров. Для оптимизации измерений на коротких участках используется встроенное компенсирующее волокно (до 100 м) и диапазон расстояний 0,5 и 1 км. Для удобства поиска неоднородностей можно использовать режим наложения рефлектограмм (А→В) и (В→А). AQ7275 поставляется с руководством пользователя на русском языке.

Параметры оптических рефлектометров для измерений на PON

При выборе модели рефлектометра важно понимать, какие параметры прибора являются важными (иногда даже критичными) для тестирования PON, а какие просто добавляют удобства оператору. Ведь эти приборы достаточно дорогостоящи и, в случае выбора OTDR с избыточными функциями вы просто заплатите излишнюю сумму за малую толику функциональных удобств, то «недобор» по параметрам будет значительно худшим вариантом. Потратив изрядную сумму на измерительный прибор, вы сможете лишь иногда использовать его надлежащим образом, а в остальных случаях арендовать дополнительное оборудование или тратить значительно больше средств, времени и усилий, например, для определения места повреждения.
Итак, рассмотрим основные характеристики рефлектометра с точки зрения применения их в пассивных оптических сетях.

• Динамический диапазон (в дБ) – важный параметр, показывающий измерительные возможности рефлектометра. Его величина определяется как разность уровней излучаемого и детектируемого OTDR сигналов при соотношении сигнал/шум, равном единице. Учитывая динамический диапазон PON (26 – 29 дБ) и запас, необходимый для рефлектометра с минимальной погрешностью (2 – 3 дБ), можно рекомендовать величину 32 – 38 дБ для сетей протяженностью до 10 – 20 км. Использование рефлектометров с диапазоном меньше 30 дБ возможно, но должно учитывать проектные значения бюджета потерь.

• Мертвая зона (в метрах) – характеризует временное «ослепление» фотодетектора при попадании на него большой отраженной мощности, особенно от разъемных соединений при подключении патч-кордом к линии. Мертвая зона по отражению представляет собой минимальное расстояние между двумя соседними отражающими неоднородностями, обнаруживаемыми с помощью рефлектометра. Величина, составляющая 2 – 3 м считается достаточно хорошей. Мертвая зона по затуханию обычно несколько больше. Она показывает минимальное расстояние, необходимое рефлектометру для обнаружения неотражающего события после сильного отражения. Для реальных измерений вполне подходит значение 8 – 10 м.

• Рабочая длина волны (в нм) – определяет спектральный диапазон, в котором будут производиться измерения. Учитывая особенности (передача прямого и обратного каналов на разных длинах волн), необходимо иметь OTDR с излучателями на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Если позволяют материальные возможности, то неплохо иметь еще излучатель на 1625 нм. На этой волне можно производить измерения в действующей PON без перерыва связи, т.к. сигналы рефлектометрии будут разнесены по длине волны с информационными. Кроме того, на 1625 нм значительно лучше видны неоднородности, связанные с критическими изгибами волокон.

• Длительность импульса (в микросекундах) – важный параметр с точки зрения определения места повреждения. Если повреждение происходит на начальных участках сети, то обычно используют импульсы малой длительности для большей точности определения повреждения. При повреждении на отдаленных участках сети используются импульсы с большей длительностью. Учитывая относительно небольшую длину PON, желательно использовать OTDR с минимальной длительностью импульса не более 10 нс.

• Диапазон просмотра (в км) – это диапазон расстояний, в пределах которого рефлектометр собирает информацию об отраженной мощности в линии. Сам диапазон устанавливается оператором OTDR и, обычно, несколько превышает реальную длину линии. Ошибка в установлении диапазона может привести к большей погрешности измерения расстояния либо к появлению фантомных (ложных) всплесков на рефлектограмме. Наиболее совершенные модели рефлектометров в автоматическом режиме проводят предварительное сканирование линии и определяют оптимальный диапазон просмотра. Учитывая возможность измерения в PON коротких участков линий, желательно иметь в OTDR минимальный диапазон просмотра 2 – 6 км или меньше.

• Режим реального времени– режим, в котором OTDR не производит длительного усреднения принятых значений, а сразу показывает текущие значения отраженной мощности. Очень удобен для контроля качества соединения при подключении рефлектометра через адаптер к оптическому волокну кабеля.

• Автоматический режим измерений полезен для малоопытных пользователей – режим, в котором прибор сам подбирает длину волны, диапазон просмотра, длительность импульса и другие параметры.

• Распознавание включенного на дальнем конце активного устройства – полезная функция при работе на действующей PON.

• Составление отчета – функция, позволяющая вам подготовить в удобном виде всю информацию об измеренном сегменте сети (общая длина линии, общее затухание, потери на сварных соединениях, затухание отражения и т.д.), которую можно предоставить заказчику работ и/или сохранить для последующего использования при эксплуатации.

• Встроенный источник красного света – лазерный излучатель с длиной волны 650 нм, имеющий отдельный выходной порт и используемый для визуального поиска повреждений в шнурах и соединениях волокон (см. последний раздел статьи). Функция удобна при отсутствии у инсталлятора отдельного прибора, но она несколько увеличивает стоимость прибора.

• Режим одновременного просмотра нескольких рефлектограмм– полезен при поиске повреждений, особенно не критических, не связанных с обрывом волокна (некачественная сварка, изгиб с очень малым радиусом, микротрещина и т.п). Сравнивая на одном экране опорную (сделанную после строительства) и «аварийную» рефлектограммы, проще найти место повреждения. С помощью функции наложения очень полезно сравнивать рефлектограммы, сделанные на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.

• Работа в режиме оптического тестера с НЧ-модуляцией – возможность некоторых OTDR программно работать как пара приборов (калиброванный источник излучения + измеритель оптической мощности). Причем для идентификации отдельных цепей возможна НЧ-модуляция выходного излучения на нескольких частотах. Эта функция удобна при отсутствии у инсталляторов оптических тестеров и несколько увеличивает стоимость прибора.

Для каждого OTDR существует еще множество других параметров, определяющих его работу. Качественная работа рефлектометра также определяется особенностями контроля работы излучателя, схемой обработки фотоприемного узла, математическим обеспечением обработки сигналов и другими характеристиками, которые тяжело сравнивать количественно. Поэтому при выборе конкретной модели рекомендуем прислушаться к советам специалистов ДЕПС.

Вопросы, связанные с измерениями на PON

При проведении рефлектометрических измерений на PON возникает ряд специфических вопросов.

Вопрос 1. С какой стороны проводить измерения при поиске повреждения на PON?

Логично было бы проводить такие измерения со стороны станции к абонентам. В таком случае рефлектометр просматривает всю сеть и, при оптимальных установках параметров сканирования, способен увидеть повреждение на любом участке. Однако такое подключение возможно только при отключении всех абонентов от оборудования OLT. К тому же, при достаточно разветвленной архитектуре с большим количеством разветвителей и, возможно, разъемных соединений, рефлектограмма будет представлять собой «сборную солянку» с информацией о затуханиях и отражениях на самых разных участках сети, идентифицировать которую будет крайне сложно.

Если поврежденный участок находится не далеко от одного или нескольких ONU, то есть смысл провести сканирование линии от абонентских терминалов к станции. Эксперименты показали, что рефлектометр достаточно успешно определяет характер повреждения и его место, если между OTDR и неоднородностью не более одного-двух разветвителей.

Очень удобно подключиться рефлектометром непосредственно к участку, на котором с помощью OLT идентифицировано повреждение. Но такое подключение возможно только в распределительных устройствах (шкафах, боксах), где есть разъемные подключения.

Вопрос 2. На какой длине волны проводить рефлектометрические измерения на PON?

В не действующей сети поиск мест повреждения рефлектометром лучше проводить на длине волны 1550 нм (на ней лучше видны критические изгибы) или 1310 нм. А коэффициент затухания волокон лучше определять на обеих этих длинах волн.

Рефлектометрические измерения в работающей сети PON на длинах волн 1310 нм и 1550 нм крайне проблематичны. Во-первых, мощные импульсы излучателя OTDR, попадая на фотоприемники ONU или OLT совместно с информационными сигналами, приведут к резкому увеличению битовых ошибок. С другой стороны, сигналы передатчиков 1310 нм и 1550 нм, попадая на фотодетектор рефлектометра, будут иметь достаточно большую амплитуду по сравнению со слабыми отраженными импульсами OTDR, что приведет к искажению рефлектограммы. Наиболее реальный выход – проводить измерения только в поврежденной ветви сети: от последнего разветвителя до ONU, куда определенно не поступает сигнал (см. рисунок) или от ONU до повреждения: если это обрыв волокна — сигнал дальше в сеть не пойдет.

В принципе, в рефлектометре под заказ могут установить источник излучения на 1650 нм, специально для тестирования PON без перерыва связи. Но, поскольку вам все равно понадобятся источники на 1310 нм и 1550 нм, стоимость прибора существенно возрастет. Кроме того, не исключено, что гармоники мощного сигнала рефлектометра частично продетектируются приемником ONU в диапазоне 1550 нм и несколько ухудшат качество принимаемого ТВ-сигнала.

Вопрос 3. Можно ли рефлектометром корректно измерить коэффициент затухания короткой длины кабеля (несколько десятков метров)?

Действительно, в рефлектометрии существуют проблемы измерения так называемых «короткомеров», связанные с тем, что фотоприемник OTDR является очень чувствительным, рассчитанным на прием отраженной мощности релеевского рассеяния, которая в несколько миллионов раз меньше мощности посылаемого импульса. В результате перепадов уровней фотоприемник может выйти из линейного режима. Если оптическое волокно измеряемого участка имеет сварные соединения в начале и в конце, то хороший OTDR позволит провести более-менее точные измерения. Но коэффициент затухания следует определять только на линейном участке рефлектограммы, подальше от соединений. А если волокна подключены через разъемы, то сильные отражения от соединений могут существенно исказить результаты. Поэтому при измерении, перед первым коннектором измеряемого участка, следует включить компенсационную катушку волокна (не менее 100-200 м). 

Вопрос 4. Как правильно измерить коэффициент затухания кабеля, дальний конец которого не подключен?

 

При измерении рефлектометром отрезка кабеля, противоположный конец которого не подключен к оборудованию, возникает сильное отражение светового импульса от границы раздела сред стекло/воздух (Френелевское отражение). В результате на картинке рефлектограммы практически невозможно определить линейный участок, по которому можно было бы определить коэффициент затухания волокна. Для корректных измерений нужно избежать отражений от дальнего торца. Сделать это можно несколькими способами:
– поместить конец волокна в иммерсионную жидкость (с показателем преломления примерно равным стеклу), аналог – глицерин;
– сделать на дальнем конце волокна несколько витков с малым радиусом изгиба (5-10 мм) и зафиксировать их на время измерения;
– подсоединить с помощью сварки к дальнему концу волокна пигтейл с разъемом типа АРС (с угловой полировкой торца).

Вопрос 5. Обязательно ли делать рефлектометрические измерения на двух длинах волн – 1310 нм и 1550 нм?

Все определяется характером повреждения. Если имеет место явный обрыв, то можно проводить измерения на одной длине волны, причем не очень принципиально на какой. Если же есть локальное увеличение затухания, то измерение на двух длинах волн полезно для выявления характера неоднородности. Например, при сильном изгибе волокна разность затуханий на длинах волн 1310 нм и 1550 нм будет существенной, а при плохой сварке – разности почти не будет.

 

Поиск повреждений с помощью источника видимого света

Очень часто причиной аварии на PON является повреждение оптических шнуров (особенно патч-кордов). Это происходит вследствие небрежного обращения обслуживающего персонала или пользователей со шнурами, подключенными в оптических кроссах, распределительных устройствах или абонентских терминалах. В результате изгибов с малым радиусом, ударов, рывков, сжатия и т.п. могут образовываться трещины или обрывы волокна, как в самом шнуре, так и на его конце, прилегающем к корпусу коннектора. Иногда проблемы связаны просто с низким качеством шнура, который не выдерживает нескольких операций перекоммутации.

Обнаружить проблему можно с помощью простого, но очень полезного устройства – источника видимого лазерного излучения. Такой источник имеет лазер на длину волны 650 нм (красного света) и универсальный разъем для подключения к коннекторам типа FC, LC, SC и ST с диаметром сердцевины (феррулы) 2,5 мм. При подключении источника к шнуру место повреждения будет ярко светиться и легко обнаруживается визуально, причем выходящее излучение будет хорошо видно даже сквозь оболочку шнура. Для удобства измерителя прибор может выдавать как непрерывное излучение, так и «мигающее» с частотой 2 или 3 Гц

По такому принципу сделаны источники MT3105 и LEADLIGHT VF-65-BU2S, имеющие незначительные конструктивные и функциональные отличия. Мощность излучателя 0,5…1 мВт позволяет реально просматривать до 5 км волокна.

С помощью источника видимого света легко выявлять не только дефекты соединительных шнуров, но также некачественные сварные соединения и критические изгибы волокон в кроссовых устройствах, распределительных боксах и муфтах. 

Следует заметить, что некоторые «умельцы» предпринимали попытки сделать аналогичное устройство самостоятельно из лазерной указки, однако добиться ввода значительной части мощности в волокно им не удалось.

* * *

На нынешнем этапе развития телекоммуникационных технологий пассивные оптические сети имеют значительные преимущества, предопределяющие их широкое внедрение на сетях абонентского доступа. Однако измерения, как приемо-сдаточные, так и эксплуатационные все еще связаны с некоторыми трудностями, по большей части объективными. Поэтому важно знать о проблемах с измерениями, которые могут возникнуть на разных этапах работы с PON. А также правильно выбрать средства измерения в соответствие с особенностями вашей сети и экономическими возможностями. А сотрудники ДЕПС всегда помогут вам действенным советом.

Отдел волоконно-оптических технологий и кабельных сетей компании ДЕПС

В начало

Лечение полиорганной недостаточности в Тюмени, гнойная хирургия

ПРиИТ отделения гнойной хирургии

Полиорганная недостаточность (ПОН) – это тяжелое общее патологическое состояние, которое возникает в ответ на тяжелую травму, обострившуюся хроническую патологию, гнойно-септическое заболевание и сопровождается функциональной несостоятельностью двух или более систем, играющих важную роль в жизнеобеспечении организма.

Причины:

Наиболее частая причина ПОН – острая массивная кровопотеря, травма, гнойно-септическое заболевание, повреждение головного мозга, в том числе кислородное голодание или отравление. 

Симптомы Полиорганной недостаточности:

Проявляющиеся при полиорганной недостаточности симптомы и их прогресс вызваны, в большинстве случаев, сочетанием нарушений в дыхательной и сердечно-сосудистой системе, а также нарушениями в печени и почках человека. Исследователями выделено 4 стадии заболевания:

• латентная (скрытая)
• явная
• декомпенсированная
• терминальная

Чем больше систем вовлечено в полиорганную недостаточность, тем серьезнее прогноз, тем более вероятен смертельный исход.

 Диагностика:

В отделении реанимации и интенсивной терапии применяются методы исследования функций жизненно-важных систем, а также оценка по прогностическим шкалам риска развития неблагоприятного исхода. С учетом данных шкал интенсивная терапия приобретает упреждающий характер, она направлена на предотвращение возможных осложнений.

Лечение

Лечение ПОН комплексное, включает массивную антибактериальную или противогрибковую терапию, дезинтоксикационную терапию. Должно проводиться в условиях отделения интенсивной терапии. В некоторых случаях может потребоваться переливание компонентов крови, применение заместительной почечной терапии, искусственного питания и искусственного дыхания, т.е. протезирования утраченных функций конкретного органа.
Прогноз ПОН всегда серьезен. Чем раньше начато лечение, тем выше вероятность полного выздоровления. Выписка больного из стационара не означает полного излечения. После выписки из стационара требуется дальнейшее наблюдение по месту жительства, бережное отношение к здоровью, своевременное обращение за медицинской помощью. 

Диета

Диета при ПОН предполагает восполнение повышенной энергопотребности: в условиях критического состояния энергопотребность увеличивается в 2-3 раза по сравнению со здоровым человеком. Вместе с тем, больному не разрешается ничего есть и пить в течение нескольких дней. Это необходимо, так как желудочно-кишечный тракт, как правило, не способен усваивать обычную пищу. Это не означает полный голод. Пациенты с ПОН в отделении реанимации получают специальное клиническое питание – внутривенное и/или зондовое, созданное специально для пациентов в критических состояниях с учетом их состояния. После наблюдения лечащим врачом за характером течения заболевания пациенту также может быть назначено специальное клиническое питание через рот маленькими глотками или через трубочку. 
Основа современного клинического питания при ПОН – высокобелковое и высокоэнергетическое питание обогащенное витаминами, микроэлементами и антиоксидантами, а также при наличии показаний – пищевыми волокнами. С учетом возможной инсулинорезистентности или развития сахарного диабета могут быть рекомендованы специализированные смести с низким гликемическим индексом. 

Услуги и цены отделения

Стандарт XGS-PON и средства измерения длин волн XGS-PON

Что такое XGS-PON?

XGS-PON — обновленный стандарт пассивных оптических сетей (PON), который поддерживает симметричную передачу данных со скоростью 10 Гбит/с и относится к семейству «гигабитных» PON-стандартов, или G-PON. G-PON означает Gigabit PON или 1 Gigabit PON. X в XGS представляет цифру 10, а буква S обозначает «симметричный», соответственно, XGS-PON = это симметричная пассивная оптическая сеть пропускной способность 10 Гбит/с. Более ранняя, несимметричная версия стандарта XG-PON была ограничена 2,5 Гбит/с в восходящем направлении (upstream). 

Появившись в 1990-х годах, технология PON прошла несколько фаз развития, в которых использовались различные длины волн, скорости и компоненты, и постоянно улучшалась. Общим знаменателем всех оптоволоконных PON-сетей остаются пассивное волокно и пассивные (без собственного питания) сплиттеры и объединители, т. е. отсутствуют активные усилители, требующие питания. Технологии потоковой передачи и высокой четкости, 5G и другие новые технологии постоянно предъявляют новые требования к пропускной способности, и в связи с этим создание XGS-PON и других стандартов трудно переоценить.  

Одновременная передача в восходящем и нисходящем направлении по одному и тому же оптоволокну обеспечивается за счет спектрального уплотнения каналов (WDM). Именно эта технология позволяет передавать в XGS-PON данные в восходящем направлении на одной длине волны, а в нисходящем — на другой.

Стандарт XGS-PON

Стандартизация при разработке и эксплуатации PON обеспечивается с самого начала на основе стандартов Международного союза электросвязи для семейства G-PON, а для Ethernet PON (E-PON) — на основе стандартов Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). Новый стандарт XGS-PON был представлен 2016 году и существует в виде рекомендации ITU-T G.9807.1. 

В ней XGS-PON определяется как симметричная пассивная оптическая сеть доступа с пропускной способностью 10 Гбит/с для использования в домохозяйствах, предприятиях, в виде опорной мобильной сети и для других сценариев. Для создания полноценного стандарта симметричного варианта G-PON с поддержкой 10 Гбит/с использовались элементы физического уровня XG-PON, а это значит, что в XG-PON и XGS-PON могут использоваться одни и те же компоненты оптических трансиверов. Стандарты протокольного уровня отражены в стандарте NG-PON2, ITU-T G.989.3. 

Длины волн XGS PON 

Хотя физические параметры оптоволокна и форматирования данных в XGS-PON остались без изменений по сравнению с изначальным стандартом G-PON, длины волн в нем другие. Для нисходящей передачи используется длина волны 1577 нм, а для восходящей — 1270 нм. Это обусловлено необходимостью сосуществования нескольких служб PON в одной сети, чтобы обеспечить бесперебойную модернизацию/миграцию служб или чтобы разные поставщики услуг использовали одну и ту же сеть или предоставляли различное качество обслуживания (например, для бизнеса/домохозяйств).  Длины волн для XGS-PON отличаются от других стандартов, например G-PON и NG-PON2, хотя диапазон передачи в PON, составляющий от 1260 до 1650 нм позволяет одновременно использовать стандарты G-PON, XGS-PON и NG-PON2 в одной оптоволоконной сети. Поскольку XGS-PON стал развитием стандарта XG-PON, призванным обеспечить симметричность, то это единственный случай, когда они оба используют одни и те же длины волн в направлении к абонентскому устройству и от него. Сегодня большинство операторов, рассматривающие внедрение услуг 10G, выбирают XGS-PON.

Измерение длин волн XGS PON

Развитие PON-сетей потребовало улучшений и адаптации средств их тестирования. Традиционные средства тестирования оптоволокна, включая оптические рефлектометры, источники излучения и широкополосные измерители мощности, могут использоваться эффективно, однако у них есть ограничения. Например, широкополосные измерители мощности нельзя применять для измерения оптической мощности в нисходящем направлении, если используется более одной длины волны, что возможно при передаче РЧ-видеосигнала через PON или при одновременном существовании нескольких PON-служб в одной сети (например, G-PON и XGS-PON). Длины волн в нисходящем направлении отличаются тем, что они передаются непрерывно, поэтому их проще измерять, однако поскольку в восходящем направлении физический канал является общим, то для этого импульсного трафика необходимо применять временное разделение каналов (TDM). Кроме того, абонентский терминал (ONT) реагирует и передает данные только после того, как сперва получит что-то на соответствующей длине волны, поэтому для замеров мощности в восходящем направлении нужно оборудование, которое поддерживает, как импульсный, так и сквозной режим.

Отдельные измерители мощности — полезные и гибкие инструменты, позволяющие определить, соответствует ли мощность сигнала в нисходящем и восходящем направлениях техническим требованиям, не превышают ли оптические вносимые потери ограничений системы и приемлемы ли они в рамках стандарта. Поскольку использование различных длин волн является ключевым компонентом технологии XGS-PON, без оборудования, способного фильтровать и выбирать нужные длины волны, просто не обойтись. Измерители мощности PON компании VIAVI обеспечивают измерение длин волн и решают задачи тестирования PON-сетей за счет селективного измерения мощности, а у некоторых имеется сквозной режим, который подходит для запуска и поиска неисправностей в работающих сетях.

Селективный измеритель мощности SmartPocket OLP-37

Измерители мощности для PON-сетей, в которых может транслироваться РЧ-видеосигнал или одновременно работать службы G-PON и XGS-PON, например модель OLP-37 RFoG и PON (G & XGS), отличаются удобным интерфейсом и просты в использовании. Функции выбора длины волны обеспечивают работу с выбранным стандартом PON или отдельной длиной волны в нисходящем направлении, а прочный и компактный форм-фактор прекрасно подходит для использования в полевых условиях.

Измеритель оптической мощности для PON SmartClass Fiber OLP-87

Симметричная передача в PON-сетях делает комплексное тестирование «в обоих направлениях» выгодной стратегией при запуске в эксплуатацию, техническом обслуживании и поиске неисправностей. Измеритель оптической мощности для PON SmartClass Fiber OLP-87 разработан для одновременного тестирования восходящего и нисходящего направлений для служб B/E/G-PON, включая XGS-PON, 10G EPON и NG-PON2. Устройство представляет собой современный и гибкий измеритель мощности с возможностью выбора длины волны и сквозным режимом (включая поддержку импульсов от абонентского устройства) для одновременного измерения различных длин волн в восходящем и нисходящем направлениях. Имеется также возможность проверки и сертификации торцевых поверхностей оптоволокна, отчеты о которых сохраняются и доступны по требованию.

XGS-PON и NG-PON2

Стандарт NG-PON2 некоторыми видится как следующий логичный шаг к повышению пропускной способности сервисов и сети, но наряду с своим потенциалом он привносит и проблемы. Чтобы передавать по одному оптоволокну NG-PON2 использует временное и спектральное уплотнение каналов (TWDM), объединяя четыре и более каналов 10 Гбит/с с достижением совокупной симметричной пропускной способности 40 Гбит/с. Эта технология существенно отличается от XGS-PON, которая, как и в предшествующих версиях PON, работает на разных длинах волн в восходящем и нисходящем направлениях. И хотя потенциал полосы пропускания NG-PON2 впечатляет, этот технический «скачок» требует целого ряда фиксированных или настраиваемых оптических устройств на обоих концах линии, что повышает изначальную стоимость развертывания, в то время как для XGS-PON они не требуются.

Технология TWDM создает возможности варьировать длины волн для NG-PON2, при этом восходящие и нисходящие длины волн NG-PON2 не пересекаются с выделенными длинами XGS-PON и G-PON. Таким образом NG-PON2 может использоваться одновременно с G-PON и XGS-PON. Как NG-PON2, так и XGS-PON используют более высокие длины волн (>1550 нм) в нисходящем направлении, которые сами по себе более подвержены снижению мощности из-за затухания при макроизгибах.

Оптический линейный терминал XGS-PON

Для всех стандартов PON, включая XGS-PON, отправной точкой является оптический линейный терминал (OLT), устанавливаемый на площадке поставщика услуг. OLT представляет собой активное оборудование (имеющее собственное питание), которое используется для преобразования и передачи данных от поставщика услуг и управления сжатием для точек окончания оптической сети (ONT). Благодаря работе пассивных оптических сплиттеров нисходящего направления OLT в сети XGS-PON передает одни и те же данные всем ONT, каждый из которых должен определить, какие данные предназначены для него. Виртуализированные OLT могут быть гибко запрограммированы так, чтобы передавать трафик с использованием различных технологий PON, например XGS-PON и NG-PON2, на одном и том же оборудовании. Коэффициент деления OLT позволяет одному OLT в сети XGS-PON управлять несколькими оптическими PON-сетями распределения (ODN).

XGS-PON SFP

Съемный модуль компактного форм-фактора (SFP) — трансивер с возможностью горячей замены, подключаемый к порту SFP сети, преобразующий электрические сигналы в оптические с выбранной длиной волны и обратно. Конструкция модулей SFP, обеспечивающих работу XGS-PON, должна предусматривать поддержку скоростей 10 Гбит/с и одновременно восходящий прием и нисходящую передачу за счет применения внутренних WDM-смесителей. Несмотря на компактный форм-фактор, современная электроника SFP-модулей XGS-PON стабилизирует выходную мощность при восходящей передаче.

ONT XGS-PON 

Благодаря использованию одного или нескольких каскадных сплиттеров сигнал, направленный от OLT в нисходящем направлении, может делиться для обслуживания до 128 конечных устройств (ONT). IEEE, где были созданы эквиваленты стандартов E-PON и 10G-EPON, называет ONT «блоком оптической сети» (ONU). 

Недавние инновации в способах монтажа, оптике и конструировании микросхем существенно снизили стоимость ONT-устройств 10 Гбит до уровней ONT/ONU 1 Гбит. Благодаря «экономике масштаба» с дальнейшим распространением XGS-PON стоимость оборудования будет снижаться. ONT нового поколения XGS-PON стали более гибкими, чтобы для FTTH, предприятий и 5G можно было использовать больше общих аппаратных элементов. 

Возможность передавать 10 Гбит/с в обоих направлениях и совместимая архитектура делает XGS-PON жизнеспособной для высокоскоростной передачи голоса, данных и Интернета на многие годы. Видеоконференции, игры и облачное хранение приобретают все большую популярность, поэтому требования к скоростям восходящей передачи не менее актуальны. 

XGS-PON может использоваться и в других сценариях, например для передачи обработанного видеосигнала 5G а также для соединения контроллера БС и радиочасти. Поскольку XGS-PON может существовать на том же оптоволокне, что и G-PON без изменений в пассивной архитектуре и поддерживает более высокие коэффициенты деления, он становится логичным и недорогим вариантом модернизации сети. NG-PON2 еще более увеличивает скорость и пропускную способность при условии соблюдения более строгих требований к уровню оптических потерь и настраиваемых трансиверов. 

Польза PON-сетей, их простота и обратная совместимость, подтверждаются тем, что ими пользуются уже 20 лет. XGS-PON продолжает традиции, одновременно расширяя границы и позволяя достичь новых горизонтов.  

Начните сотрудничество с VIAVI сегодня!

Хотите продолжить знакомство с нашими продуктами или решениями для FTTx сетей?
Заполните одну из следующих форм:

Причины возникновения полиорганной недостаточности при кардиохирургических операциях в условиях искусственного кровообращения | Бабаев

1. Зильбер А. Н.

2. Еременко А. А., Бунятян К. А., Винницкий Л. И., Сидоренко Я. В.Раннее энтеральное питание при синдроме полиорганной недостаточности у кардиохирургических больных. Вестн. интенс. терапии 2003; 1: 59—64.

3. Активация системного воспалительного ответа организма при операциях в условиях искусственного кровообращения и методы его снижения у кардиохирургических больных. Пособие для врачей. Коллектив авторов. Медицина; 2005. 26.

4. Руководство по кардиоанестезиологии. Бунятян А. А., Трекова Н. А. (ред.). М.: Медицинское информационное агентство; 2005. 686.

5. Шевченко О. П., Хубутия М. Ш., Чернова А. В. и соавт.Молекулярные и клеточные механизмы развития осложнений после искусственного кровообращения. Трансплантология и искусственные органы 1996; 3: 49—5

6. Ярустовский М. Б.Современные технологии экстракорпоральной терапии в лечении полиорганной недостаточности. Здравоохранение и медицинская техника 2006; 4: 46—48.

7. Онищенко Н. А., Маремшанов А. М., Сусков О. И. и соавт.Взаимосвязь иммунного дисбаланса с развитием органных дисфункций у кардиохирургических больных при осложненном течении послеоперационного периода. Анестезиология реаниматология 2002; 6: 45—49.

8. Лейдерман И. Н.Синдром полиорганной недостаточности. Метаболические основы. Вестн. интенс. терапии 1999; 2: 8—13.

9. Руднов В. А.Сепсис. Терминология, патогенез, оценка тяжести и интенсивная терапия (современные представления). Вестн. интенс. терапии 1997; 3—4: 33—36, 40—45.

10. Bone R. C.Shock, sepsis and organ failure: Third Wiggers Bernard Conference — Cytokine Network. Schlag G. et al. (eds.). 1993. 293—306.

11. Bulter J., Rocker G. M., Westaby S.Inflammatory response to cardiopulmonary bypass. Ann. Thorac. Surg. 1993; 55 (2): 552—559.

12. Baue A. E.Multiple organ failure, multiple organ dysfunction syndrome and the systemic inflammatory response syndrome — where do we stand? Shock 1994; 2 (6): 385—397.

13. American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine Consensus Conference Committee. Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis. Crit. Care Med. 1992; 20 (6): 864—874.

14. Ackerman M. H.The systemic inflammatory response, sepsis, and multiple organ dysfunction: new definitions for an old problem. Crit. Care Nurs. Clin. North Am. 1994; 6 (2): 243—250.

15. Multiple organ dysfunction and failure. Pathophysiology and clinical implications. Virginia Huddleston. 1996. 458.

патофизиология и потребность в персонификации (обзор литературы) – Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова

Е.В. Григорьев^1,2, Д.Л. Шукевич^1,2, Г.П. Плотников³, А.Н. Кудрявцев³, А.С. Радивилко¹

1 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово

2 ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет», Кемерово

3 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр хирургии им. А.В. Вишневского», Москва

Для корреспонденции: Григорьев Евгений Валерьевич, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой анестезиологии и реаниматологии, Кемерово; e-mail: [email protected]

Для цитирования: Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л., Плотников Г.П., Кудрявцев А.Н., Радивилко А.С. Неудачи интенсивного лечения полиорганной недостаточности: патофизиология и потребность в персонификации (обзор литературы). Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова. 2019;2:48-57. DOI: 10.21320/1818-474X-2019-2-48-57

---

Реферат

Полиорганная недостаточность (ПОН) — наиболее тяжелый исход критического состояния любого генеза (сепсис, травма, ишемия и реперфузия), планка летальности при данном синдроме не имеет тенденции к снижению. Обзорная статья предлагает прежде всего знакомство с ключевыми научными направлениями, по которым на данный момент развивается теория ПОН (исследование значимости аларминов, митохондриальная дисфункция, барьерная недостаточность, иммунологическое и неврологическое сопряжение, формы программированной гибели клеток, индуцированная иммуносупрессия, разрешение воспаления). Исследования доказывают целесообразность введения персонифицированного подхода к диагностике ПОН путем обоснования эндофенотипа критического состояния на основании комплекса иммунологических, геномных и клинических показателей.

Ключевые слова: системный воспалительный ответ, полиорганная недостаточность, алармины, митохондрии, иммунная супрессия, барьерная недостаточность, эндофенотип

Поступила: 22.02.2019

Принята к печати: 26.03.2019

Читать статью в PDF

---

Полиорганная недостаточность (ПОН) — множественная прогрессирующая и/или последовательная недостаточность функции органов («классическое» определение Baue et al.) — остается бременем для всей системы оказания медицинской помощи вообще и для служб реанимации в частности в силу высокой затратности лечения и поддерживающих мероприятий, низкой вероятности благоприятного развития сценариев ПОН, значимым влиянием ПОН на отдаленные исходы критических состояний (длительный когнитивный дефицит у выживших, низкое качество жизни, высокая частота физических ограничений даже в молодом возрасте пациентов) [1, 2]. В 1977 г. термин «полиорганная недостаточность» был впервые предложен группой Ben Eiseman, в статье которых было впервые описано наличие множественной органной недостаточности у 42 пациентов с тяжелой сочетанной травмой [3]. Существующие теории ПОН с момента описания данного синдрома предполагали наличие бимодального характера ПОН [4], однако суть бимодального феномена со временем изменилась: если в первой половине 90-х гг. ПОН зачастую носила характер «ятрогенного» повреждения вследствие отсутствия стандартных операционных процедур, данных широкомасштабных рандомизированных и основанных на доказательности исследованиях оценки влияния стратегических мер по лечению критических пациентов, то на данный момент подобные проблемы в основном решены (например, обоснование использования «концепции малых дыхательных объемов» при остром респираторном дистресс-синдроме (ОРДС) позволило нивелировать неблагоприятные клинические исходы, связанные не столько с собственно ОРДС, сколько с развитием вентилятор-индуцированного повреждения легких) [5, 6]. Тем не менее за «первым ударом» (first hit) следует второй пик формирования ПОН («хроническая» госпитальная инфекция мультирезистентными штаммами, реактивация вирусов, мальнутриция и кахексия, саркопения, иммуносупрессия, персистирующая зависимость от поддерживающей терапии), что, собственно, и обусловливает сложность лечения, ведет к формированию персистенции ПОН и делает практически неснижаемой планку госпитальной летальности и неблагоприятных исходов критических состояний — это, в свою очередь, обосновывает целесообразность изменения подходов как к диагностике, так и терапии ПОН путем внедрения эффекта персонификации и создания клинического, иммунологического и генетического портрета критического пациента [7].

Теория danger — принципиальный прорыв в патогенезе, в том числе и критических состояний, — объединила врожденный и приобретенный иммунитет и доказала схожесть и универсальность формирования так называемого ответа хозяина (host response) как при сепсисе, так и при воздействии на пациента неинфекционного характера повреждения (травма, ишемия/ре- перфузия) [8].

Клетки в условиях стерильной неинфекционной или инфекционной системной воспалительной реакции (СВР) обладают возможностью выброса так называемых аларминов или дистресс-ассоциированных паттернов (danger-associated molecular patterns — DAMP), теоретическое обоснование термина произошло от аналогичных молекулярных паттернов инфекционного (связанного с возбудителями — бактериями, вирусами, грибами) генеза — патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (pathogen-associated molecular patterns — PAMP). Толл-подобные рецепторы (toll-like receptors — TLR), RAGE-рецепторы, нуклеотид-связывающие домены олигомеризации (NOD) и NOD-со- держащие богатые лейцином последовательности объединяются термином «паттерн-распознающие рецепторы» (PRR) и обладают универсальностью активации клеток макроорганизма в ответ на внешнюю стимуляцию. Внутриклеточные DAMP представлены молекулами, которые в физиологических условиях включены в нормальный цикл работы клетки, в таких условиях они не распознаются иммунной системой, что отличает их от воспалительных цитокинов. DAMP активируют PRR с дальнейшей активацией иммунного ответа, внеклеточные DAMP способны связываться с PRR после деструкции тканей и клеток в виде растворимой формы DAMP.

Среди кандидатных аларминов в разные годы были рассмотрены (и была доказана их роль в генезе ПОН) циркулирующие митохондриальные и ядерные ДНК, белки теплового шока, связанные с гистонами белки, компоненты внеклеточного матрикса [9–11]. В области тканевого повреждения (или в очаге инфекции) нейтрофилы, резидентные макрофаги и дендритные клетки определяют и координируют воспалительный ответ посредством передачи сигналов через систему DAMP-PRR и дальнейшей активации инфламмасом — многомерных белковых цитозольных комплексов, которые вовлекаются в активацию врожденного иммунитета [12]. Связывание DAMP и PRR ведет к сигнальной трансдукции, что реализуется через активность ряда транскрипционных факторов, таких как ядерный фактор каппаби (nuclear factor κB — NF-κB), который вызывает экспрессию генов системного воспаления. Инфламмасомы активируют каспазу-1, которая, в свою очередь, переводит потенциально провоспалительные интерлейкины ИЛ-1β и ИЛ-18 в их активные формы [13].

Локальный воспалительный ответ является важнейшим в отношении координации раннего тканевого ремоделирования, неоваскуляризации, активности ростовых факторов и реализации репарации как «исхода» и сбалансированности воспаления.

Выраженная деструкция тканей, значительная нагрузка микроорганизмами или инвазия высоковирулентных возбудителей вызывают дисрегуляцию системного воспалительного ответа. Локальный выброс цитокинов и активация воспаления могут быть избыточными в ответ на инфекционный или неинфекционный стимул. Цитокины активируют эндотелиоциты и вызывают фиксацию на поверхности эндотелиальной выстилки комплемента, в дополнение к этому неспецифические иммунные клетки (нейтрофилы и макрофаги) путем выброса свободных радикалов (СР) кислорода и токсических гранул могут вызвать локальный тканевой некроз. Все перечисленное ведет к дополнительному выбросу DAMP и потенцированию круга активности иммунного ответа [14].

Некроптоз и пироптоз являются вариантами несвязанной с апоптозом программированной клеточной гибели при дисрегуляции воспаления. С учетом альтернативного пути активации клеточной гибели подобный механизм ведет к выбросу дополнительных DAMP. Выброс ДНК из нейтрофилов и макрофагов формирует так называемые нейтрофильные внеклеточные ловушки (neutrophil extracellular trap — NET), которые выключают участок кровотока из системного кровообращения и способны уничтожать бактерии и клетки собственного организма путем нетоза (от аббревиатуры NET). Особенностью является и тот факт, что гибель клеток ведет к выбросу цитокинов вне локального очага повреждения, тем самым реализуя дистантный эффект потенцирования СВР и ПОН [15].

Митохондриальная ДНК (митДНК) уже в течение нескольких лет рассматривается как один из многообещающих кандидатных аларминов. Когда из поврежденных митохондрий вследствие разрыва мембран клеток выбрасывается содержимое, специфические компоненты митохондрий распознаются организмом PRR-системы первичного иммунитета как РАМР из-за схожести с N-формильными компонентами стенки клеток бактерий с последующей реализацией системного воспалительного ответа [16]. Особенностью является тот факт, что мит- ДНК способна индуцировать СВР вне наличия первичной бактериальной нагрузки. Более того, выброс мит- ДНК, который превышает возможности внутриклеточной аутофагии в отношении снижения уровня мит- ДНК, ведет к TLR-9 опосредованному системному воспалительному ответу в эндотелиоцитах, что может быть компонентом формирования системной барьерной недостаточности [17].

Барьерная  недостаточность

Эндотелий — избирательная мембрана, регулирующая движение воды, электролитов, микро- и макромолекул и клеток между тканями и кровью. Известно, что эндотелий обладает свойствами активной регуляции подобных перемещений, и ряд авторов доказали важнейшую роль, которую играет эндотелий в реализации СВР и ПОН как при сепсисе, так и при неинфекционной СВР. Так, Deutschman et al. в своем обзоре показали, что основой для расстройства гомеостаза при ПОН может являться так называемая барьерная недостаточность. По сути, есть два компонента взаимосвязи ПОН и барьерной недостаточности: активация сигнальных молекул и вовлеченность эндотелиальной выстилки в генерализацию воспалительного ответа и формирование капиллярной утечки с активацией молекул, участвующих в системе гемостаза и развитии микротромбозов [18].

Ранее было изучено, что следствием экспрессии воспалительных рецепторов является инфильтрация лейкоцитами и гиперпродукция воспалительных медиаторов. По аналогии с лейкоцитами эпителиальные клетки ряда органов экспрессируют воспалительные рецепторы на своей поверхности и могут также участвовать в выбросе медиаторов (цитокины, хемокины, оксид азота) [19]. Таким образом, эндотелиоциты и эпителиоциты становятся ответственными за воспалительный ответ, эти клетки способны распознавать такие лиганды, как DAMP и PAMP, в тканях и продуцировать такие биологические активные молекулы, как хемокины и провоспалительные и противовоспалительные медиаторы, а также факторы свертывания. Механизмы подобного амплифицирования системного воспаления посредством ряда транскрипционных факторов (например, NF-κB) формируют специфические условия, которые рядом исследователей были объединены под названиями «СВР-индуцированный васкулит» (SIRS-induced vasculitis — SIVA, по Matsuda) или «шок-индуцированная эндотелиопатия» (shock-induced endotheliopathy — SHINE, по Johansson) [20, 21].

Сопряжение  «эндотелий–гемостаз»

Могут быть выделены разные пути активации системы гемостаза на уровне микроциркуляции при системном воспалительном ответе. Важнейшим является формирование тромбина, обусловленное выбросом тканевого фактора. В условиях СВР основными источниками тканевого фактора являются моноциты, макрофаги, кроме того, усиливается роль в выбросе тканевого фактора активированного эндотелия [22, 23].

Активированные цитокинами эндотелиальные клетки экспрессируют тканевой фактор, который в свою очередь, через связь с факторами VII и X вызывает синтез тромбина и фибрина. Кроме того, есть мнение авторов о том, что тканевой фактор может вызывать «слущивание» (или шеддинг) микрочастиц с поверхности эндотелия, что также активирует СВР [24, 25].

Поверхность эндотелия вне системного воспаления «защищена» системой антикоагулянтов (система протеина C + S, антитромбин, ингибитор тканевого фактора), эндотелиальная дисфункция вызывает выключение всех трех компонентов защиты. При СВР наблюдаются угнетение синтеза антитромбина, усиление процесса разрушения путем воздействия активированных нейтрофилов и активное потребление. Функция ингибитора тканевого фактора повреждается за счет снижения синтеза гликозаминогликанов на поверхности эндотелия. Система протеина С+S повреждается за счет нарушения синтеза, наблюдается нарушение активности системы за счет нарушения экспрессии тромбомодулина на поверхности эндотелиоцитов [26].

Нейтрофильные внеклеточные ловушки

СВР и свертывание на уровне микроциркуляции могут взаимно усиливаться за счет формирования системы NET[27]. В ходе активации любыми лигандами PAMP и DAMP нейтрофилы формируют во внеклеточном пространстве так называемые сетевые структуры, имея в своем составе ДНК нейтрофила как основного структурного компонента ловушки, гистоны, биологически активные молекулы (эластаза нейтрофилов, лактоферрин, миелопероксидаза, катепсин G). Целью формирования ловушки является локализация и нейтрализация бактерий и грибов [28]. Факт образования ловушек был назван «нетоз», что отличает подобный вариант гибели нейтрофилов от некроза и апоптоза. Нити ДНК в составе ловушек способны контактно активировать калликреинкининовую систему и факторы системы свертывания крови, вызывать адгезию изменeнных тромбоцитов, блокировать микроциркуляцию за счет повреждения эндотелия путем воздействия медиаторов из состава ловушек, что может поддерживать СВР и ПОН в случае избыточного образования NET [29].

Гликокаликс

Апикальная поверхность эндотелиальных клеток, расположенных в  кровеносных, лимфатических сосудах и сердце, покрыта гликокаликсом, слоем глубиной от 1 до 3 мкм. Компонентами гликокаликса являются заякоренные к клеткам протеогликаны, боковые цепи глюкозаминогликанов и сиалопротеины [30, 31]. В состав протеогликанов входит белковое ядро, в которому фиксированы глюкозаминогликаны; в состав белкового ядра входят синдикан, глипикан и перлекан. Данная сеть обволакивает поверхность эндотелия со стороны просвета кровеносного сосуда с проникновением в межклеточную расщелину вплоть до соприкосновения с внеклеточным матриксом базальной мембраны. Все растворимые компоненты (альбумин, тромбомодулин) и ряд сывороточных белков (антитромбин III, молекулы клеточной адгезии) связаны с внутрипросветной фазой гликокаликса.

Визуализация гликокаликса затруднена по причине нестабильности и хрупкости трехмерного слоя.

Классический метод — трансмиссионная электронная микроскопия — ограничена в использовании по причине технических особенностей методики и прежде всего невыполнимости метода in vivo. Другим методом является оценка флюоресценции гликокаликса с использованием флюоресцентных меток и конфокальной микроскопии. Прижизненная микроскопия и/ или использование полупроницаемых меток и оценка внутрисосудистого распределения являются одними из вариантов прижизненной оценки повреждения гликокаликса in vivo. Кроме того, методом иммуноферментного анализа могут быть определены сывороточные концентрации компонентов гликокаликса (синдикан) с оценкой ангиопоэтинов и уровня микроальбуминурии [32].

Гликокаликс играет ключевую роль в физиологии микроциркуляции и проницаемости эндотелиального барьера, поддерживая онкотический градиент, регулируя адгезию/миграцию лейкоцитов и ингибируя микроциркуляторный тромбоз [33].

Гликокаликс выполняет роль механотрансдуктора, который передает силы сдвига на эндотелиоциты посредством белковых комплексов. Конформация гликокаликса ведет к выбросу оксида азота, что вызывает изменение регуляции сосудистого тонуса и перераспределение кровотока и потока кислорода к тканям, что делает гликокаликс ответственным за микроциркуляторный дистресс-синдром в условиях шока, ишемии и реперфузии и состояния «нефизиологического кровообращения» (например, экстракорпоральная перфузия), для восстановления метаболического сопряжения органной функции и локальной гемодинамики [34].

Гликокаликс формирует так называемую модель «парацеллюлярной проницаемости», в которой он регулирует проницаемость жидкости и растворенных веществ и макромолекул в интерстициальное пространство из просвета сосуда, прежде всего данный фактор является ведущим в отношении проницаемости слоя «гликокаликс/внутрисосудистая жидкость» для альбумина, что, по сути, формирует так называемый синдром повышенной проницаемости капилляров [35].

В ходе системного воспаления структура и функция гликокаликса нарушаются с активным участием нарушенной функции в реализации эндотелиального повреждения и барьерной недостаточности. Наиболее значительным является разрушение нормальной парацеллюлярной проницаемости и перераспределения альбумина в интерстициальное пространство, далее по значимости идет нарушение сосудистого тонуса с депонированием крови в микроциркуляции, повреждение гепаран-сульфата с формированием прокоагулянтного локального внутрисосудистого гомеостаза и микротромбозами, экспрессия молекул межклеточной адгезии и усиление трафика лейкоцитов по эндотелиальной поверхности, оксидативное повреждение эндотелия [36, 37].

Неврологические и иммунологические сопряжения

Реализация иммунологического  ответа  на  PAMP и DAMP вовлекает в процесс критические для гомеостаза регуляторные нейроэндокринные механизмы. Замкнутая цепь регуляции нейроэндокринного ответа, объединяющая нейроэндокринную, нервную и иммунную системы, состоит из двух компонентов — сенсорного афферентного и регуляторного эфферентного. Афферентная импульсация модулируется цитокинами и гормонами, которые проникают через гематоэнцефалический барьер в портальную систему гипофиза. Эфферентная часть нервной регуляции характеризуется наличием «воспалительного рефлекса» [38].

Липополисахариды, бактериальные токсины, провоспалительные цитокины и другие медиаторы системного воспалительного ответа взаимодействуют напрямую с сенсорными нейронами вегетативной нервной системы с реализацией афферентного потенциала действия, который «двигается» по сенсорным компонентам блуждающего нерва до ядра одиночного тракта в стволе мозга. Данные сигналы необходимы для формирования гипертермии и иных неврологических симптомов воспалительного ответа. «Воспалительный рефлекс» является ведущим в отношении выброса фактора некроза опухоли (ФНО) в ответ на ЛПС и иные медиаторы системного воспаления. Эфферентные сигналы из ствола мозга идут к ганглиям чревного сплетения, в которых находятся адренергические клетки селезеночных нервов. В окончаниях селезеночных нервов норэпинефрин, выбрасываемый аксонами, взаимодействует с подвидами Т-клеток, которые экспрессируют холинацетилтрансферазу, фермент, лимитирующий биосинтез ацетилхолина [39, 40]. Ацетилхолин, продуцируемый данными клетками, взаимодействует с никотин-ацетилхолиновыми рецепторами, которые экспрессируются в пульпе селезенки и макрофагах краевой зоны. Передача сигнала посредством ацетилхолиновых рецепторов подавляет внеядерную транслокацию NF- κB, стабилизирует митохондриальные мембраны и ингибирует активность инфламмасом, что в дальнейшем уменьшает выброс ФНО, ИЛ-1 и HMGB-1 (high mobility group box protein-1) [41].

Нервные импульсы также способны распространяться по симпатическим нервам из ствола головного мозга, что в окончательном итоге выражается в выбросе адренергических нейротрансмиттеров в тканях, взаимодействующих с клетками врожденного иммунитета и экспрессирующих α-и β-адренергические рецепторы, что вызывает модуляцию выброса цитокинов [42]. Еще одним эфферентным путем, который модулирует ответ цитокинов при СВР, является передача нервных импульсов по блуждающему нерву с регуляцией выброса допамина. Взаимодействия лигандов с допаминовыми рецепторами D1, экспрессирующихся на моноцитах и макрофагах, ослабляют воздействие ЛПС на выброс ФНО [43].

Следовательно, СВР инфекционного и неинфекционного генеза и тяжесть ответа (и, соответственно, тяжесть тканевого повреждения) зависят от исходного статуса вегетативной нервной системы, принимающей участие в регуляции врожденного иммунного ответа.

Митохондриальная дисфункция

Все компоненты патофизиологии критических состояний (нарушение доставки и потребления кислорода, ишемия и реперфузия, сепсис) вызывают клеточный стресс и нарушают физиологию митохондрий. Ингибирование окислительного фосфорилирования и синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) нарушает электролитный (прежде всего кальциевый) гомеостаз, что в итоге вызывает увеличение продукции СР. Кроме того, отмечается нарушение структуры митохондрий — деструкция и фрагментация [44]. Считается, что продукция СР является важнейшим фактором митохондриальной дисфункции. Активность митохондрии регулируется наличием субстратов и доступностью АДФ и иными формами посттрансляционной модификации [45]. Считается, что предотвращение продукции СР митохондриями снижает выброс провоспалительных цитокинов, что может быть основой для коррекции интенсивной терапии ПОН путем целенаправленного воздействия на дисфункцию митохондрий. Последствиями митохондриальной дисфункции являются истощение запасов АТФ, выброс цитохрома С и апоптоз-индуцирующего фактора, выброс СР и оксида азота, нарушение аутофагии [46, 47].

Критическое состояние (ишемия, гипоксия) ведет к нарушению сопряжения окислительного фосфорилирования и протонного градиента за счет открытия во внутренней мембране митохондрии митохондриальных пор проницаемости, снижению концентрации АТФ, к потере митохондриального матрикса и разрушению митохондрий, формированию микровезикул в эндоплазматическом ретикулуме и цитоплазме, выбросу лизосомальных ферментов, что ведет, в свою очередь,к гибели клеток [48].

Нарушение функции митохондрий сопровождается выбросом проапоптотических факторов (цитохром С) из межмембранного пространства с активацией каспаз. Считается, что ведущими в этом процессе являются активность СР и липопероксидация мембран. Вторым значимым для активации апоптоза белком считается апоптоз-индуцирующий фактор. Проапоптотическая активность потенцируется ишемией и реперфузией за счет увеличения содержания внутриклеточного кальция, что вызывает, в свою очередь, деполяризацию мембраны митохондрии [49–51].

Аутофагия — один из механизмов эндогенной цитопротекции, который позволяет клеткам «избавляться» от поврежденных органелл или молекул. Имеются формы неспецифической и целенаправленной аутофагии, которые реализуются путем формирования секвестрации содержимого цитозоля за счет образования фагофор с двойной мембраной, которые далее созревают в аутофагосомы с лизисом содержимого, при наличии рецепторного белка на поверхности того или иного клеточного компонента может реализовываться целенаправленная аутофагия [52].

Митохондриальная дисфункция и нарушение биогенеза митохондрий и аутофагии считаются одними из важнейших компонентов ПОН, включая острое повреждение почек, ОРДС и нарушение функции сердечно-сосудистой системы. Морфологические нарушения при ПОН характеризуются снижением массы митохондрий, фрагментацией митохондрий и потерей структуры крист [53].

В качестве вариантов патофизиологии вовлечения митохондрий в генез ПОН исследователи называют опосредованное СР нарушение структуры и функции клеток, выброс мит- ДНК в качестве DAMP и дисфункцию биогенеза и аутофагии, энергетическую недостаточность клетки [54].

Иммунная супрессия

Первичный иммунный ответ в виде контролируемой или неконтролируемой СВР вызывает выброс медиаторов, который, в свою очередь, объясняет клеточный и гуморальный ответы организма. Ответ включает активность нейтрофилов, фагоцитарную активность, повреждение эндотелиального барьера и синтез острофазовых реактантов, хемотаксис нейтрофилов в очаг воспаления и/или тканевого повреждения, активность системы свертывания. Первичный провоспалительный ответ в зависимости от выраженности базовой активности медиаторов СВР сменяется компенсаторным противовоспалительным ответом, однако абсолютной ясности в последовательности этих фаз до сих пор нет, т. к. анализ больших баз данных генетического материала показал одновременную ап- и даун-регуляцию транскрипции генов, отвечающих за ответ. Известно, что вторая фаза — фаза противовоспаления — инициирует индуцированную иммуносупрессию. Фазность СВР зависит от многих факторов: коморбидность, факторы собственно возбудителя при сепсисе или выраженности тканевого поражения при стерильной СВР и, конечно, генетики. Ряд авторов считает, что собственно фаза индуцированной иммуносупрессии является адаптивным ответом, что, вероятно, расширяет возможности в терапии путем ее целенаправленной индукции [55, 56].

Одним из компонентов индуцированной иммуносупрессии является апоптоз иммунных клеток. Первичными агентами апоптоза служат каспазы митохондриального происхождения, наряду с ядерными факторами транскрипции они активируют программу апоптоза клеток. Апоптоз активируется параллельно с провоспалительным пиком медиаторов СВР. Т-клетки адаптивного иммунитета CD-4 и CD-8 особенно подвержены апоптозу, что доказывается экспериментами in vitro, когда сыворотка пациентов с сепсисом, будучи добавлена к культуре лимфоцитов, вызывала апоптотическую гибель клеток [57].

ИЛ-10, как ведущий цитокин с противовоспалительными свойствами, обнаруживается у пациентов в большинстве представленных исследований с ПОН. ИЛ-10 продуцируется регуляторными Т-лимфоцитами (Treg) и Т2-лимфоцитами, подавляя ответ CD-8 Т-клеток, что, в свою очередь, снижает активность по выбросу и синтезу моноцитами медиаторов воспаления. Данный феномен подавления провоспалительной активности моноцитов и называется собственно иммунным параличом, характеризуется апоптозом лимфоцитов (лимфопения), увеличением числа Treg и снижением экспрессии молекул основного комплекса гистосовместимости (MHC [major histocompatibility complex] класса II — HLA-DR [human leukocyte antigens]).

Клеточное истощение — характерный иммунологический симптом иммуносупрессии, характеризуется экспрессией Т-лимфоцитами ингибиторных рецепторов (PD-1, CD-69, CD-25), что не позволяет клеткам продуцировать цитокины. Одним из объяснений может быть чрезмерная нагрузка внешними антигенами (вирусы, бактерии) [59].

Воспалительный метаболический комплекс

Нарушения метаболизма являются специфичными для ПОН и СВР. Имеются данные, что СВР вызывает метаболическую дисфункцию, специфичную для воспалительного ответа. Известно, что метаболиты сами по себе являются не только субстратами для метаболических процессов, но и субстратами для модификации иммунных клеток, служат медиаторами для передачи сигналов внутри и между клетками, регуляторами экспрессии генов, ингибиторами или активаторами ферментов [60]. Септическая кахексия — один из наиболее явных признаков проявления воспалительного метаболического комплекса. Кахексия — комплексный метаболический синдром, характеризирующийся потерей скелетной мышечной массы, что ассоциируется обычно с воспалением (вероятно персистирующим), инсулинорезистентностью и катаболизмом белков. Мышечная слабость как проявление индуцированной СВР кахексии считается ведущим условием персистирующей ПОН наряду с полинейропатией и полимиопатией критических состояний [61]. Системное воспаление посредством активации факторов транскрипции усиливает экспрессию генов убиквитина, атрогина-1, тем самым ускоряя разрушение белков [62]. Сопряжение воспаления и кахексии включает механизм выброса и активации супрессорных клеток миелоидного происхождения, клеток, которые одинаково активируются при септической и раковой кахексиях [63].

Нарушение функции желудочно – кишечного тракта и микробиом

В здоровом организме эпителий тонкой кишки имеет поверхность в 40 м2, полностью обновляется каждые 5 дней, обладает эффектом барьера между иммунными клетками кишки и 40 трлн микроорганизмов, постоянно живущих в просвете кишки. Впервые мнение о ЖКТ как «моторе» ПОН было высказано почти 40 лет назад. Данная теория обосновала компонент внутрибрюшной гипертензии, абдоминального компартмент-синдрома и роль в развитии нозокомиальных инфекционных осложнений [64]. Первично апробированная теория транслокации микрофлоры из просвета кишки за счет интестинальной гиперпроницаемости, что приводило бы к транслокации интактных бактерий в кровоток, на данный момент не является абсолютно подтвержденной [65]. Считается, что лимфа, оттекающая от ЖКТ, содержит всего лишь незначительное число бактерий, обычно минимальную концентрацию ЛПС и цитокинов, однако липидные фактор лимфы и микросомальный белок-переносчик триглицеридов способны активировать TLR в легких, тем самым потенцируя СВР и ПОН [66]. Интестинальная гиперпроницаемость является основой вклада ЖКТ в патогенез ПОН. С подобными процессами ассоциируется апоптоз эпителиоцитов ЖКТ, разрывы плотных контактов за счет разрушения окклюдинов и клаудинов, нарушение функции киназы легких цепей белка миозина, нарушение реологии слоя слизи и уменьшение его гидрофобности [67]. Микробиом — комплексная экологическая система, которую следует учесть в ходе рассмотрения патофизиологии ПОН.

Разрешение воспаления

Исторически сложилось, что воспалительный процесс является пассивным, предполагает устранение стимула воспаления, снижение вплоть до остановки продукции хемоаттрактантов, разведение градиентов хемокинов и предотвращение  последующего рекрутмента лейкоцитов. Однако за последние десятилетия рядом авторов было показано, что разрешение (резолюция) воспаления — процесс активный, связанный с синтезом биологически активных медиаторов, которые являются ведущими в отношении возвращения воспалительного гомеостаза. Исследователями доказано, что разрешение воспаления (подавления воспалительной реакции) характеризуется прекращением хемотаксиса, снижением синтеза провоспалительных и вновь образуемых медиаторов, снижением активности макрофагов, нейтрофилов и лимфоцитов. Важную роль в разрешении воспаления играют так называемые медиаторы восстановления (proresolving mediators) [68].

Эндофенотип полиорганной недостаточности

Эндофенотип — вновь введeнный подкласс, соединяющий генетическую детерминацию и собственно симптомы заболевания. Исходно понятие было введено в психиатрии, однако с учетом того, что данная классификация была предложена для разделения многофакторной патологии (чем являются и критические состояния) на более простые и, что важно, измеряемые проявления, данная концепция может быть использована в ходе оценки патофизиологии и выбора терапии ПОН. Поскольку стерильное системное воспаление, ПОН предполагают довольно сложное взаимоотношение между эндотелиальными клетками, тромбоцитами, лейкоцитами, системы свертывания, воспалительными медиаторами, вариабельность подобных отношений клеток и систем поддержания гомеостаза на фоне исходного генотипа пациента, состояния микробиома, возраста, коморбидной патологии требует персонификации диагностики и — самое важное — персонификации терапии. Это может быть объяснено тем, что в ходе исследований и разработок теории «опасности» (danger theory) была установлена способность клеточных поверхностных паттерн-распознающих рецепторов отвечать на DAMP и PAMP одновременно, что делает СВР и ПОН синтезом ответа организма как на инфекционный, так и неинфекционный стимулы. Вероятно, что каждому пациенту будет соответствовать определенный эндофенотип критического состояния, пути активации сигнальных рецепторов, состояния макроорганизма (генетика, воз- раст, характер питания и т. д.).

Примером подобного могут служить три воспалительных фенотипа, связанных с педиатрическим сепсисом, что обусловлено взаимоотношениями между воспалением и свертыванием и объясняет определенный ответ на терапию: 1) ПОН, ассоциированная с иммунным параличом; 2) ПОН, ассоциированная с тромбоцитопенией; 3) последовательная ПОН [69]. Для каждого фенотипа были характерны иммунносупрессорные или гипериммунные проявления определенной выраженности (изменение ответа клеток ex vivo на эндотоксин или цитокины, нарушение экспрессии HLA-DR и/или лимфопения, изменение системного содержания цитокинов), которые характеризовались клиническими критериями (время с момента начала критического состояния, выраженность гемостазиологических расстройств) [69].

Проект MARS, инициированный авторским коллективом Scicluna et al., поставил перед собой цель определить биологические релевантные молекулы с позиции молекулярного эндофенотипа. Проспективное обсервационное исследование в нескольких центрах в Нидерландах и Великобритании пациентов с сепсисом включало полногеномный профиль экспрессии с последующей кластеризацией и машинным обучением. Первичной задачей служило выявление генетического эндотипа пациента, вторичной — сопоставление эндотипа и клинических исходов и особенностей пациентов. Были выделены 4 эндотипа (исследователи назвали их MARS 1–4, гены сигналинг-цитокинов, паттерн-распознающих рецепторов, клеточной пролиферации, клеточной мобильности, сигнальных путей лимфоцитов, клеточной смерти, метаболических путей, катаболизма белков и трансляционной модификации), каждый из которых ассоциировался с определенными особенностями течения клиники сепсиса и исходом, что позволило авторам предложить вариант «генетической» подписи, состоящей из профиля экспрессии 140 генов [70].

Заключение

СВР, ее дисрегуляция и формирование сложного ансамбля взаимоотношений  аларминов, активности паттерн-распознающих рецепторов, включения в механизм системного эндотелиального повреждения, повреждения гликокаликса, митохондриального дистресс-синдрома, индуцированной иммуносупрессии, комплекса сопряжения метаболизма и воспаления и финального аккорда — активного процесса разрешения воспаления — делают практически сложной курацию пациентов с ПОН, объясняя как отсутствие понимания диагностических биохимических критериев органной недостаточности, так и провалы множества модулирующих стратегий, направленных на удаление/ ингибирование медиаторов СВР. Персонификация диагностических поисков и формирование эндофенотипа критического пациента как портрета со специфическими иммунологическими, генетическими и клиническими чертами — вероятный путь улучшения клинических исходов у пациентов с ПОН.

Источники финансирования. Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущей научной школы РФ НШ-2696.2018.7 за счет средств федерального бюджета «Прогнозирование и превентивная интенсивная терапия персистирующей полиорганной недостаточности».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта  интересов.

Вклад авторов. Е.В. Григорьев, Д.Л. Шукевич, Г.П. Плотников — концепция статьи, анализ литературных источников; А.Н. Кудрявцев, А.С. Радивилко — сбор источников литературы.

ORCID авторов

Григорьев Е.В. — 0000-0001-8370-3083

Шукевич Д.Л. — 0000-0001-5708-2463

Плотников Г.П. — 0000-0002-4291-3380

Кудрявцев А.Н. — 0000-0002-6149-189X

Радивилко А.С. — 0000-0001-8743-4466

---

Литература

1. Ciesla D.J., Moore E.E., Johnson J.L., et al. A 12-year prospective study of postinjury multiple organ failure: has anything changed? Arch. Surg. 2005; 140(5): 432–438. DOI: 10.1001/archsurg.140.5.432
2. Davidson G.H., Hamlat C.A., Rivara F.P., et al. Long-term survival of adult trauma patients. JAMA. 2011; 305(10): 1001–1007. DOI: 10.1001/jama.2011.259
3. Eiseman B., Beart R., Norton L. Multiple organ failure. Surg. Gynecol. Obstet. 1977; 144(3): 323–326.
4. Deitch E.A., Vincent J.L., Windsor A. Sepsis and multiple organ dysfunction: multidisciplinary approach. Philadelphia: WB Sanders company, 2002.
5. Minei J.P., Cuschieri J., Sperry J., et al. The changing pattern and implications of multiple organ failure after blunt injury with hemorrhagic shock. Crit. Care Med. 2012; 40(4): 1129–1135. DOI: 10.1097/CCM.0b013e3182376e9f
6. Lelubre C., Vincent J.L. Mechanisms and treatment of organ failure in sepsis. Nature Review. Nephrology. 2018; 14: 417–427. DOI: 10.1038/s41581-018-0005-7
7. Григорьев Е.В., Плотников Г.П., Шукевич Д.Л., Головкин А.С. Персистирующая полиорганная недостаточность. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2014; 18(3): 82–86.DOI: 10.21688/1681-3472-2014-3-82-86. [Grigoryev Ye.V., Plotnikov G.P., Shukevich D.L., Golovkin A.S. Persistent multiorgan failure. Patologiya krovoobrascheniya i kardiohirurgiya. Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2014; 18(3): 82–86. (In Russ)]
8. Schaefer L. Complexity of danger: The diverse nature of damage-associated molecular patterns. J. Biol.  Chem. 2014; 289: 35237–35245. DOI: 10.1074/jbc.R114.619304
9. Ma K.C., Schenck E.J., Pabon M.A., Choi A.M.K. The role of danger signals in the pathogenesis and perpetuation of critical illness. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2018; 197(3): 300–309. DOI: 10.1164/rccm.201612–2460PP
10. Zhang Q., Raoof M., Chen Y., et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause in inflammatory responses to injury. Nature. 2010; 464: 104–107. DOI: 10.1038/nature08780
11. Harris H.E., Raucci A. Alarmin(g) news about danger: Workshop on innate danger signals and HMGB1. EMBO Rep. 2006; 7: 774–778. DOI: 10.1038/sj.embor.7400759
12. Guo H., Callaway J.B., Ting J.P. Infammasomes: Mechanism of action, role in disease, and therapeutics. Nat. Med. 2015; 21: 677–687. DOI: 10.1038/nm.3893
13. Cobb J.P., Buchman T.G., Karl I.E., Hotchkiss R.S. Molecular biology of multiple organ dysfunction syndrome: Injury, adaptation, and apoptosis. Surg. Infect (Larchmt). 2000; 1: 207–213; discussion 214. DOI: 10.1089/109629600750018132
14. Conrad M., Angeli J.P., Vandenabeele P., Stockwell B.R. Regulated necrosis: Disease relevance and therapeutic opportunities. Nat. Rev. Drug. Discov. 2016; 15: 348–366. DOI: 10.1038/nrd.2015.6
15. Kaczmarek A., Vandenabeele P., Krysko D.V. Necroptosis: The release of damage-associated molecular patterns and its physiological relevance. Immunity. 2013; 38: 209–223. DOI: 10.1016/j.immuni.2013.02.003
16. Krysko D.V., Agostinis P., Krysko O., et al. Emerging role of damage-associated molecular patterns derived from mitochondria in inflammation. Trends Immunol. 2011; 32: 157–164. DOI: 10.1016/j.it.2011.01.005
17. Zhang Q., Raoof M., Chen Y., et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 2010; 464: 104–107. DOI: 10.1038/nature08780
18. Deutchman C.S., Tracey K.J. Sepsis: Current dogma and new perspectives. Immunity. 2014; 40: 463–475. DOI: 10.1016/j.immuni.2014.04.001
19. Bosmann M., Ward P.A. The inflammatory response in sepsis. Trends Immunol. 2013; 34: 129–136. DOI: 10.1016/j.it.2012.09.004
20. Matsuda N. Alert cell strategy in SIRS-induced vasculitis: sepsis and endothelial cells Journal of Intensive Care. 2016; 4: 21. DOI: 10.1186/s40560-016-0147-2
21. Johansson P.I., Henriksen H.H., Stensballe J., et al. Traumatic endotheliopathy: a prospective observational study of 424 severely injured patients. Ann. Surg. 2017; 265(3): 597–603. DOI: 10.1097/SLA.0000000000001751
22. Hirase T, Node K. Endothelial dysfunction as a cellular mechanism for vascular failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012; 302(3): 499–505. DOI: 10.1152/ajpheart.00325.2011
23. Aird W.C. The role of the endothelium in severe sepsis and multiple organ dysfunction syndrome. Blood. 2003; 101(10): 3765–3777. DOI: 10.1182/blood-2002-06-1887
24. Szotowski B., Antoniak S., Rauch U. Alternatively spliced tissue factor: a previously unknown piece in the puzzle of hemostasis. Trends Cardiovasc. Med. 2006; 16(5): 177–182. DOI: 10.1016/j.tcm.2006.03.005
25. Monroe D.M., Key N.S. The tissue factor-factor VIIa complex: procoagulant activity, regulation, and multitasking. J. Thromb. Haemost. 2007; 5(6): 1097–1105. DOI: 10.1111/j.1538-7836.2007.02435.x
26. Danese S., Vetrano S., Zhang L., et al. The protein C pathway in tissue inflammation and injury: pathogenic role and therapeutic implications. Blood. 2010; 115(6): 1121–1130. DOI: 10.1182/blood-2009-09-201616
27. Brinkmann V., Zychlinsky A. Beneficial suicide: why neutrophils die to, make NETs. Nature Rev. 2007; 5: 577–582. DOI: 10.1038/nrmicro1710
28. Camicia G., Pozner R., de Larrañaga G. Neutrophil extracellular traps in Sepsis. Shock. 2014; 42(4): 286–294. DOI: 10.1097/SHK.0000000000000221
29. Wang X., Qin W., Sun B. New strategy for sepsis: Targeting a key role of platelet-neutrophil interaction. Burns Trauma. 2014; 2(3): 114–120. DOI: 10.4103/2321–3868.135487
30. Salmon A.H., Satchell S.C. Endothelial glycocalyx dysfunction in disease: albuminuria and increased microvascular permeability. J. Pathol. 2012; 226: 562–574. DOI: 10.1002/path.3964
31. Pries A.R., Secomb T.W., Gaehtgens P. The endothelial surface layer. Pflugers Arch. 2000; 440: 653–666. DOI: 10.1007/s004240000307
32. Reitsma S., Slaaf D.W., Vink H., et al. The endothelial glycocalyx: composition, functions, and visualization. Pflugers Arch. 2007; 454: 345–359. DOI: 10.1007/s00424-007-0212-8
33. Lekakis J., Abraham P., Balbarini A., et al. Methods for evaluating endothelial function: a position statement from the European Society of Cardiology Working Group on Peripheral Circulation. Eur. J. Cardiovasc. Prev. Rehabil. 2011; 18: 775–789. DOI: 10.1177/1741826711398179
34. Woodcock T.E., Woodcock T.M. Revised Starling equation and the glycocalyx model of transvascular fluid exchange: an improved paradigm for prescribing intravenous fluid therapy. Br. J. Anaesth. 2012; 108: 384–394. DOI: 10.1093/bja/aer515
35. Chelazzi C., Villa G., Mancinelli P. Glycocalyx and sepsis-induced alterations in vascular permeability. Crit. Care. 2015; 19(1): 26. DOI: 10.1186/s13054-015-0741-z
36. Uchimido R., Schmidt E.P., Shapiro N.I. The glycocalyx: a novel diagnostic and therapeutic target in sepsis. Crit. Care. 2019; 23(1): 16. DOI: 10.1186/s13054-018-2292-6
37. Steppan J., Hofer S., Funke B., et al. Sepsis and major abdominal surgery lead to flaking of the endothelial glycocalyx. J. Surg. Res. 2011; 165: 136–141. DOI: 10.1016/j.jss.2009.04.034
38. Tracey K.J. The inflammatory reflex. Nature. 2002; 420: 853–859. DOI: 10.1038/nature01321
39. Tracey K.J. Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway. J. Clin. Invest. 2007; 117: 289–296. DOI: 10.1172/JCI30555
40. Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л., Плотников Г.П. и др. Нейровоспаление в критических состояниях: механизмы и протективная роль гипотермии. Фундаментальная и клиническая медицина. 2016; 1(3): 88–96. [Grigoryev E.V., Shukevich D.L., Plotnikov G.P., et al. Neuroinflammation in critical care: neuroprotective role role of hypothermia. Fundamental and clinical medicine. 2016; 1(3): 88–96. (In Russ)]
41. Qin S., Wang H., Yuan R., et al. Role of HMGB1 in apoptosis mediated sepsis lethality. J. Exp. Med. 2006; 203: 1637–1642. DOI: 10.1084/jem.20052203
42. Lu H., Wen D., Wang X., et al. Host genetic variants in sepsis risk: a field synopsis and meta-analysis. Crit. Care. 2019; 23(1): 26. DOI: 10.1186/s13054-019-2313-0
43. Thayer J.F., Sternberg E.M. Neural aspects of immunomodulation: focus on the vagus nerve. Brain Behav. Immun. 2010; 24: 1223–1228. DOI: 10.1016/j.bbi.2010.07.247
44. Karbowski M., Youle R.J. Dynamics of mitochondrial morphology in healthy cells and during apoptosis. Cell Death. Differ. 2003, 10: 870–880. DOI: 10.1038/sj.cdd.4401260
45. Kuznetsov A.V., Kehrer I., Kozlov A.V., et al. Mitochondrial ROS production under cellular stress: comparison of different detection methods. Anal. Bioanal. Chem. 2011, 400: 2383–2390. DOI: 10.1007/s00216-011-4764-2
46. Li C., Jackson R.M. Reactive species mechanisms of cellular hypoxia-reoxygenation injury. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2002; 282: 227–241. DOI: 10.1152/ajpcell.00112.2001
47. Pellegrini M., Baldari C.T. Apoptosis and oxidative stress-related diseases: the p66Shc connection. Curr. Mol. Med. 2009; 9: 392–398. DOI: 10.2174/156652409787847254
48. Butow R.A., Avadhani N.G. Mitochondrial signalling: the retrograde response. Mol. Cell. 2004, 14: 1–15. DOI: 10.1016/S1097–2765(04)00179–0
49. Wendel M., Heller A.R. Mitochondrial function and dysfunction in sepsis. Wien. Med. Wochenschr. 2010; 160: 118–123. DOI: 10.1007/s10354-010-0766-5
50. Basanez G., Zhang J., Chau B.N., et al. Pro-apoptotic cleavage products of Bcl-xL form cytochrome c-conducting pores in pure lipid membranes. J. Biol. Chem. 2001, 276: 31083–31091. DOI: 10.1074/jbc.M103879200
51. Orrenius S., Gogvadze A., Zhivotovsky B. Mitochondrial oxidative stress: implications for cell death. Annu Rev. Pharmacol. Toxicol. 2007, 47: 143–183. DOI: 10.1146/annurev.pharmtox.47.120505.105122
52. Glick D., Barth S., Macleod K.F. Autophagy: cellular and molecular mechanisms. J. Pathology. 2010; 221: 3–12. DOI: 10.1002/path.2697
53. Lee I., Huttemann M. Energy crisis: the role of oxidative phosphorylation in acute inflammation and sepsis. Biochim. Biophys. Acta. 2014; 1842(9): 1579–1586. DOI: 10.1016/j.bbadis.2014.05.031
54. Merz T.M., Pereira A.J., Schürch R., et al. Mitochondrial function of immune cells in septic shock: A prospective observational cohort study. PLoS One. 2017; 12(6): e0178946. DOI: 10.1371/journal.pone.0178946
55. Grigoryev E.V., Shukevich D.L., Matveeva V.G., Kornekyuk R.A. Immunosuppression as a component of multiple organ dysfunction syndrome following cardiac surgery. Complex issues of cardiovascular diseases. 2018; 7(4): 84–91. DOI: 10.17802/2306-1278-2018-7-4-84-91
56. Boomer J.S., Green J.M., Hotchkiss R.S. The changing immune system in sepsis: Is individualized immuno-modulatory therapy the answer? Virulence. 2014; 5(1), 45–56. DOI: 10.4161/viru.26516
57. Rock K.L., Latz E., Ontiveros F., Kono H. The sterile inflammatory response. Annu Rev. Immunol. 2010; 28: 321–342. DOI: 10.1146/annurev-immunol-030409-101311
58. Warren O.J., Smith A.J., Alexiou C., et al. The inflammatory response to cardiopulmonary bypass: part 1 — mechanisms of pathogenesis. Journal of cardiothoracic and vascular anaesthesia. 2009; 23(2): 223–231. DOI: 10.1053/j.jvca.2008.08.007
59. Callahan L.A., Supinski G.S. Sepsis-induced myopathy. Crit. Care Med. 2009; 37(10 Suppl.): 354–367. DOI: 10.1007/s13539-010-0010-6
60. Hermans G., Van den Berghe G. Clinical review: intensive care unit acquired weakness. Crit. Care. 2015; 19(1): 274. DOI: 10.1186/s13054-015-0993-7
61. Klaude M., Mori M., Tjader I., et al. Protein metabolism and gene expression in skeletal muscle of critically ill patients with sepsis. Clin. Sci (Lond.). 2012; 122(3): 133–142. DOI: 10.1042/CS20110233
62. Preiser J.-C. High protein intake during the early phase of critical illness: yes or no? Crit. Care. 2018; 22: 261. DOI: 10.1186/s13054-018-2196-5
63. Cuenca A.G., Cuenca A.L., Winfield R.D., et al. Novel role for tumor-induced expansion of myeloid-derived cells in cancer cachexia. J. Immunol. 2014; 192(12): 6111–6119. DOI: 10.4049/jimmunol.1302895
64. Mittal R., Coopersmith C.M. Redefining the gut as the motor of critical illness. Trends Mol. Med. 2014; 20: 214–223. DOI: 10.1016/j.molmed.2013.08.004
65. Moore F.A., Moore E.E., Poggetti R. Gut bacterial translocation via the portal vein: A clinical perspective with major torso trauma. J. Trauma. 1991; 31: 629–636.
66. Assimakopoulos S.F., Triantos C., Thomopoulos K., et al. Gut-origin sepsis in the critically ill patient: pathophysiology and treatment. Infection. 2018; 46(6): 751–760. DOI: 10.1007/s15010-018-1178-5
67. Zahs A., Bird M.D., Ramirez L., et al. Inhibition of long myosin light chain kinase activation alleviates intestinal damage after binge ethanol exposure and burn injury. Am. J. Physiol. Gastrointest Liver Physiol. 2012; 303: G705–G712. DOI: 10.1152/ajpgi.00157.2012
68. Nathan C., Ding A. Nonresolving inflammation. Cell. 2010; 140 (6): 871–882. DOI: 10.1016/j.cell.2010.02.029
69. Carcillo J.A., Halstead E.S., Hall M.W., et al. Three Hypothetical Inflammation Pathobiology Phenotypes and Pediatric Sepsis-Induced Multiple Organ Failure Outcome. Pediatric Critical Care Medicine. 2017, 18(6): 513–523. DOI: 10.1097/PCC.0000000000001122
70. Scicluna B.P., Vught L.A., Zwinderman A.H, et al., on behalf of the MARS consortium. Classification of patients with sepsis according to blood genomic endotype: a prospective cohort study. Lancet Respir. Med. 2017. DOI: 10.1016/S2213–2600(17)30294-1

Что такое PON — энциклопедия lanmarket.ua

Пассивные оптические сети (PON) являются самым важным классом систем доступа к оптоволокну в современном мире. Одним из наиболее важных решений для любого бизнеса является покупка основного оборудования. Из многих факторов, которые влияют на это решение, стоимость оборудования и полученный в результате потенциал дохода являются двумя из самых важных. Поставщики услуг сталкиваются с этим решением при обновлении существующих сетей доступа или создания сетей в новых областях. Они хотят минимизировать затраты на развертывание и максимизировать доход от предоставления услуг. Из этих двух параметров затраты на развертывание легче определить, чем потенциальный доход, поскольку будущий доход предполагает значительные предположения. 

В результате, необработанные возможности пропускной способности часто используются в качестве прокси для потенциального дохода. Таким образом, наиболее важный вопрос, который поставщик услуг ставит при покупке сетевого оборудования, — это как добиться баланса между минимизацией стоимости оборудования и максимизацией пропускной способности.

Пассивная оптическая сеть (PON) является лишь одной из нескольких технологий доступа, используемых поставщиками услуг, но она занимает доминирующее положение на рынке. Прежде чем обсуждать конкретные детали PON, стоит рассмотреть альтернативные технологии доступа, чтобы понять причины успеха PON.

Альтернативные технологии доступа

Сети доступа делятся на три категории: беспроводные, медные и оптоволоконные. Беспроводная связь имеет самую низкую стоимость развертывания, так как она имеет самые низкие затраты на установку вне здания. Wi-Fi (802.11) и WiMAX (802.16) — это стандарты беспроводного доступа и широкополосного доступа. WiMAX — это недавно принятый стандарт IEEE, предназначенный для сетей фиксированного и мобильного доступа. Он имеет полезный диапазон около 5 км при скорости передачи данных 70 Мбит/с. Wi-Fi более зрелый, чем WiMAX, но он имеет диапазон всего 100 м и скорость передачи 10-50 Мбит/с. Несмотря на это ограничение, Wi-Fi более широко используется сегодня, чем WiMAX из-за его зрелости.

Хотя WiFi и WiMAX относительно дешевы для развертывания, они не обладают достаточной пропускной способностью для поддержки видеоприложений. Эти беспроводные технологии используют архитектуру «точка-многоточка». Это означает, что пропускная способность разделяется несколькими пользователями — в некоторых случаях — сотнями пользователей. Следовательно, Wi-Fi и WiMAX полезны для веб-серфинга, но непрактичны для приложений с более высокой пропускной способностью и более высокими потребностями, такими как IPTV.

Хотя стоит отметить, что сейчас на рынке начали появляться очень интересные беспроводные решение, обещающие более 1Gbps по Wi-Fi. Одними из таких решений являються точки доступа компании Mimosa.

Другой технологией, доступной для поставщиков услуг, является медь — более конкретно, цифровая абонентская линия (DSL). В отличие от беспроводной, DSL использует архитектуру «точка-точка». Таким образом, вместо того, чтобы передавать всем абонентам 50 Мбит/с, DSL может предоставить каждому абоненту 50 Мбит/с. К сожалению, DSL имеет недостаток, эффективная пропускная способность DSL, предоставляемая абоненту, зависит от уровня шума, который, в свою очередь, зависит от длины медной петли. DSL способен обеспечить 50 Мбит/с для длины контуров менее 0,095 км, но может дать только 10 Мбит/с при 3 км. Если операторы хотят предложить непревзойденную видеоуслугу с 30 Мбит/с, им необходимо сократить длину петли примерно до 1 км или меньше. Это жизнеспособный подход, но стоимость его лишь немного ниже, чем весь подход к волокнам.

Последним вариантом для рассмотрения технологий доступа является волокно. Сеть может быть спроектирована с использованием выделенных или общих волокон. Специализированная волоконная установка, часто называемая «точка-точка», обеспечивает выделенную волоконную нить между каждым абонентом и центральным офисом (ЦО).

В общей волоконной архитектуре одно волокно от ЦО обслуживает несколько десятков абонентов. Это волокно приводится в район, где сигналы разбиваются на отдельные волокна, которые распространяются на отдельных клиентов.

В общих волоконных архитектурах есть два способа выработки сигналов. Один из методов называется активным Ethernet (AE), а другой — PON. При использовании AE отдельные сигналы расщепляются с помощью электронного оборудования рядом с абонентом. В PON сигналы реплицируются пассивно сплиттером.

Общая сеть, основанная на PON, имеет несколько преимуществ перед сетью на основе AE. PON берет на себя более низкие капитальные затраты, поскольку он не имеет электронных компонентов в полевых условиях. PON также снижает эксплуатационные расходы, поскольку операторам не требуется предоставлять и контролировать электроэнергию в полевых условиях или поддерживать резервные батареи. PON обладает большей надежностью, чем AE, поскольку в PON нет электронных компонентов, которые подвержены сбоям. Наконец, возможно, одной из наиболее важных особенностей сети доступа на основе PON является ее прозрачность и прозрачность формата. Переход на более высокие скорости передачи данных проще для PON, чем для AE. По всем причинам, приведенным выше, PON является, безусловно, наиболее широко используемой технологией доступа.

PON

PON — это волоконная сеть, в которой используются только волоконные и пассивные компоненты, такие как разветвители и комбинаторы, а не активные компоненты, такие как усилители, повторители или схемы формирования. Такие сети стоят значительно меньше, чем при использовании активных компонентов. Основным недостатком является более короткий диапазон охвата, ограниченный силой сигнала. В то время как активная оптическая сеть (AON) может охватывать диапазон примерно до 100 км (62 мили), PON обычно ограничивается прокладками волоконного кабеля до 20 км (12 миль). PON также называются волокнами для домашних сетей (FTTH).

Термин FTTx используется для определения того, насколько далеко проходит волокно. В FTTH x для дома. Вы также можете увидеть его FTTP или волокно в помещении. Другим вариантом является FTTB для волокна для здания. Эти три версии определяют системы, в которых оптоволокно проходит от поставщика услуг до клиента. В других формах волокно не доходит до клиента. Вместо этого он запускается промежуточным узлом по соседству. Это называется FTTN для волокна к узлу. Другим вариантом является FTTC, или волокно к бордюру. Здесь также волокно не проходит полностью до дома. Сети FTTC и FTTN могут использовать медную телефонную линию неэкранированной витой пары (UTP) клиента для расширения услуг по более низкой цене. Например, быстрая линия ADSL переносит данные волокна на устройства клиента.

Типичная схема PON — это сети точка многоточка (P2MP), где центральный терминал оптической линии (OLT) на объекте поставщика услуг распространяет телевизионную или интернет-услугу до 16 — 128 клиентов на волоконную линию. Оптические разветвители, пассивные оптические устройства, которые делят один оптический сигнал на несколько равных, но маломощных сигналов, распределяют сигналы пользователям. Оптический сетевой блок (ONU) завершает работу PON в доме клиента. ONU обычно связывается с оптическим сетевым терминалом (ONT), который может быть отдельным блоком, что соединяет PON с телевизорами, телефонами, компьютерами или беспроводным маршрутизатором. ONU / ONT может быть одним устройством.

В базовом методе работы для распределения по потоку на одной длине волны от OLT до ONU / ONT все клиенты получают одни и те же данные. ONU распознает данные, предназначенные для каждого пользователя. Для восходящего потока от ONU до OLT используется метод мультиплексирования с временным разделением (TDM), где каждому пользователю назначается временной интервал на другой длине волны. При таком расположении разветвители действуют как сумматоры мощности. Передача восходящего потока, называемая операциями пакетного режима, происходит случайным образом, так как пользователю необходимо отправлять данные. Система назначает слот по мере необходимости. Поскольку метод TDM включает несколько пользователей в одну передачу, скорость передачи данных по восходящему потоку всегда медленнее, чем скорость нисходящего потока.

EPON и GPON являются популярными версиями пассивных оптических сетей (PON). Эти сети используются для доступа в Интернет, передачи голоса по интернет-протоколу (VoIP) и доставки цифрового телевидения в городских районах. Другие виды использования включают в себя обратные соединения для сотовых базовых станций, горячих точек Wi-Fi и даже распределенных антенных систем (DAS). Основные различия между ними лежат в протоколах, используемых для связи по нисходящему и восходящему потоку.

GIGABIT PASSIVE OPTICAL NETWORKS (GPON)

За прошедшие годы были разработаны различные стандарты PON. В конце 1990-х годов Международный союз электросвязи (ITU) создал стандарт APON, который использовал режим асинхронной передачи (ATM) для передачи пакетов на большие расстояния. Поскольку ATM больше не используется, была создана более новая версия, называемая широкополосным PON или BPON. Этот стандарт, обозначенный как ITU-T G.983, обеспечивает 622 Мбит/с нисходящий поток и 155 Мбит/с.

Хотя BPON все еще может использоваться в некоторых системах, большинство современных сетей используют GPON или Gigabit PON. Стандартом МСЭ-Т является G.984. Он обеспечивает пропускную способность 2,488 Гбит/с downstream и 1,244 Гбит/с upstream.

GPON использует оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), поэтому одно волокно может использоваться как для данных нисходящего потока, так и для восходящего. Лазер на длине волны (λ) 1490 нм передает нисходящие данные, а данные восходящего потока передаются на длине волны 1310 нм. Если ТВ распределяется, используется длина волны 1550 нм.

Хотя каждый ONU получает полную скорость ниже 2,488 Гбит / с, GPON использует формат множественного доступа с временным разделением (TDMA) для распределения определенного временного интервала для каждого пользователя. Это делит пропускную способность, поэтому каждый пользователь получает долю, такую как 100 Мбит / с, в зависимости от того, как поставщик услуг ее распределяет.

Скорость восходящего потока меньше максимальной, поскольку она совместно используется с другими модулями ONU в схеме TDMA. OLT определяет расстояние и временную задержку для каждого абонента. Затем программное обеспечение предоставляет возможность выделять временные интервалы для восходящих данных для каждого пользователя.

Типичный раскол одного волокна равен 1:32 или 1:64. Это означает, что каждое волокно может обслуживать до 32 или 64 подписчиков. В некоторых системах возможны раздельные отношения до 1: 128.

Что касается формата данных, пакеты GPON могут обрабатывать пакеты ATM напрямую. Напомним, что ATM упаковывает все в 53-байтовые пакеты с 48 для данных и 5 для накладных расходов. GPON также использует общий метод инкапсуляции для переноса других протоколов. Он может инкапсулировать Ethernet, IP, TCP, UDP, T1 / E1, видео, VoIP или другие протоколы, как требуется для передачи данных. Минимальный размер пакета — 53 байта, а максимальный — 1518. Шифрование AES используется только downstream.

Последняя версия GPON — это 10-гигабитная версия под названием XGPON или 10G-PON. По мере увеличения спроса на видео и верхние телевизионные сервисы (OTT) возрастает потребность в увеличении линейных скоростей для обработки массивных данных видео высокой четкости. XGPON служит этой цели. Стандартом МСЭ является G.987.

Максимальная скорость XGPON составляет 10 Гбит / с (9,95328) downstream и 2,5 Гбит / с (2,48832) upstream. Используются различные длины волн WDM, 1577 нм нисходящая линия и 1270 нм восходящая. Это позволяет поддерживать 10-Гбит / с на одном волокне со стандартным GPON. Оптическое разделение — 1:128, а форматирование данных совпадает с GPON. Максимальный радиус действия — 20 км. XGPON еще не широко внедрен, но обеспечивает отличный путь обновления для поставщиков услуг и клиентов.

Большинство PON сконфигурированы следующим образом. Количество сплиттеров и уровней разделения зависит от поставщика и системы. Разделение отношений обычно составляет 1:32 или 1:64, но может быть выше.

EPON(Ethernet PON)

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработал еще один новый стандарт PON. Основанный на стандарте Ethernet 802.3, EPON 802.3ah определяет аналогичную пассивную сеть с диапазоном до 20 км. Он использует WDM с теми же оптическими частотами, что и GPON и TDMA. Скорость передачи исходных данных составляет 1,25 Гбит/с как в нисходящих, так и в восходящих линиях. Иногда вы слышите сеть, называемую Gigabit Ethernet PON или GEPON.

EPON полностью совместим с другими стандартами Ethernet, поэтому при подключении к сетям Ethernet с обоих концов не требуется конвертация или инкапсуляция. Один и тот же фрейм Ethernet используется с полезной нагрузкой до 1518 байт. EPON не использует метод доступа к CSMA / CD, используемый в других версиях Ethernet. Поскольку Ethernet является основной сетевой технологией, используемой в локальных сетях (ЛВС), а теперь в сетях метрополитена (MAN), преобразование протокола не требуется.

Существует также версия Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит / с, назначенная 802.3av. Фактическая скорость линии составляет 10.3125 Gбит / с. Основной режим — 10 Гбит/с. Вариант использует 10 Гбит / с нисходящего потока и 1 Гбит / с восходящего. В версиях 10 Гбит / с используются различные оптические длины волн на волокне, от 1575 до 1580 нм downstream и от 1260 до 1280 нм upstream, поэтому система 10 Гбит/с может быть мультиплексирована по длине волны на том же волокне, что и стандартный 1 Гбит / с система.

В заключение

Телекоммуникационные компании используют PON для предоставления услуг Triple Play, включая телевидение, VoIP-телефонию и Интернет-услуги для абонентов. Преимуществом является гораздо более высокая скорость передачи данных, которая важна для распространения видео и других интернет-услуг. Низкая стоимость пассивных компонентов означает более простые системы с меньшим количеством компонентов, которые терпят неудачу или требуют обслуживания. Основным недостатком является более короткий диапазон, обычно не более 20 км или 12 миль. Популярность PON растет, так как спрос на более быстрый интернет-сервис растет и растет количество видео. GPON является самым популярным в США, например системой Verizon’s Foist. Системы EPON более распространены в Азии и Европе.

Архив тарифных планов на интернет МГТС в Москве

Наименование тарифного плана	Стоимость в руб/мес	Скорость
300 Мбит/с плюс ТВ (GPON)	330	300 Мбит/с
Gold майский 150 Мбит/с (ранее 60)	215	150 Мбит/с
GPON 150 Мбит/с (ранее 60)	520	250 Мбит/с
GPON 200 Мбит/с (ранее 100)	520	200 Мбит/с
GPON 200 Мбит/с для своих	350	200 Мбит/с
GPON 200 Мбит/с плюс моб.связь (акция)	325	200 Мбит/с
GPON 300 Мбит/с (Весь МТС Супер ТВ)	511	300 Мбит/с
GPON 300 Мбит/с (ранее 200)	610	300 Мбит/с
GPON Интернет 1 Гбит/с	1499	1 Гбит/с
GPON Интернет 200 Мбит/с	520	200 Мбит/с
GPON Интернет 350 Мбит/с	699	350 Мбит/с
GPON Интернет 500 Мбит/с	999	500 Мбит/с
PON 300 Мбит/с Лето-2018 плюс Моб (ранее 200)	490	300 Мбит/с
PON 300 Мбит/с Лето-2018 плюс ТВ (ранее 200)	515	300 Мбит/с
PON 300 Мбит/с Лето-2018 плюс ТВ плюс Моб (ранее 200)	475	300 Мбит/с
PON 300 Мбит/с Лето-2018(ранее 200)	610	300 Мбит/с
Silver майский 100 Мбит/с (ранее 20)	280	100 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 150 Мбит/с (ранее 60)	565	250 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 150 Мбит/с без тел. (ранее 60)	550	250 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 200 Мбит/с (ранее 100)	550	300 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 200 Мбит/с без тел (ранее 100)	550	300 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 200 Мбит/с пакетный (ранее 100)	550	300 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 250 Мбит/с (ранее 150)	650	250 Мбит/с
Базовый Интернет GPON 250 Мбит/с пакетный (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Безлимитный домашний интернет пакет PON 30 Мбит/с	415	100 Мбит/с
Безлимитный Интернет PON 100 Мбит/с пакетный	700	100 Мбит/с
Безлимитный Интернет PON 200 Мбит/с пакетный (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Безлимитный Интернет PON 250 Мбит/с пакетный (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 100 PON (ранее 30)*	550	200 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 100 Мбит/с PON	800	100 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 200 Мбит/с PON (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 250 Мбит/с PON (ранее 150)	650	250 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 250 Мбит/с PON (ранее 30)	555	250 Мбит/с
Безлимитный Интернет пакет 60 Мбит/с PON (ранее 15*)	520	200 Мбит/с
Выгодный интернет 250 Мбит/с (ранее 150)	650	500 Мбит/с
Выгодный пакет 250 Мбит/с (ранее 120)	668	500 Мбит/с
Выгодный пакет 250 Мбит/с (ранее 150)	565	500 Мбит/с
Домашний интернет 1 Гбит/с GPON	999	1 Гбит/с
Домашний интернет 1 Гбит/с GPON плюс ТВ	591	1 Гбит/с
Домашний Интернет 150 Мбит/с (ранее 50)	555	250 Мбит/с
Домашний Интернет 150 Мбит/с (ранее 70 «Элегантный»)	650	150 Мбит/с
Домашний интернет 150 Мбит/с GPON (ранее 60)	550	250 Мбит/с
Домашний интернет 200 Мбит/с GPON	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет 200 Мбит/с GPON (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Домашний интернет 200 Мбит/с GPON плюс ТВ	405	200 Мбит/с
Домашний Интернет 250 Мбит/с МИКС (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Домашний интернет 300 Мбит/с GPON	599	300 Мбит/с
Домашний интернет 300 Мбит/с GPON плюс ТВ	510	300 Мбит/с
Домашний интернет 300 Мбит/с GPON плюс ТВ и моб. связь	345	300 Мбит/с
Домашний интернет 500 Мбит/с GPON	799	500 Мбит/с
Домашний интернет 500 Мбит/с GPON плюс ТВ	690	500 Мбит/с
Домашний интернет 500 Мбит/с GPON плюс ТВ и моб. связь	550	500 Мбит/с
Домашний интернет GPON 1 Гбит/с	999	1 Гбит/с
Домашний интернет GPON 150 Мбит/с (ранее 70 Комфортный)	550	150 Мбит/с
Домашний Интернет GPON 250 Мбит/с (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет — 200 Мбит/с (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет — 250 Мбит/с (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет 100 Мбит/с (ранее 30)*	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет 150 безлимит (ранее 50)	550	150 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет 150 Мбит/с (ранее 50)	650	150 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет 200 безлимит (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет PON пакет 60 Мбит/с (ранее 15 Мбит/с)	395	150 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 150 Мбит/с (ранее 50 Мбит/с)	380	150 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 150 Мбит/с безлим (ранее 70)	650	150 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 200 безлимит PON (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 200 Мбит/с PON (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 250 безлимит PON (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 250 Мбит/с PON (ранее 150)	650	250 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 250 Мбит/с PON (ранее 50)	550	250 Мбит/с
Домашний Интернет пакет 5 Мбит/с PON	150	5 Мбит/с
Интернет 1 Гбит/с (акция)	520	1 Гбит/с
Интернет 1 Гбит/с плюс ТВ (акция)	480	1 Гбит/с
Интернет 100 Мбит/с (акция Уникальное предложение — 4)*	405	100 Мбит/с
Интернет 100 Мбит/с плюс ТВ (акция Уникальное предложение — 4)*	300	100 Мбит/с
Интернет 150 (акция Уникальное предложение — 3, ранее 90)	490	150 Мбит/с
Интернет 150 Мбит/с (ранее 60)	510	150 Мбит/с
Интернет 150 Мбит/с GPON (акция Уникальное предложение — 5)	445	150 Мбит/с
Интернет 150 Мбит/с GPON плюс ТВ (акция Уникальное предложение — 5)	330	150 Мбит/с
Интернет 150 плюс ТВ (акция Уникальное предложение — 3, ранее 90)	390	150 Мбит/с
Интернет 200 Мбит/с (ранее 100)	650	200 Мбит/с
Интернет 200 Мбит/с (ранее 100, акция Уникальное предложение — 4)	510	200 Мбит/с
Интернет 200 Мбит/с (ранее 30)	520	200 Мбит/с
Интернет 200 Мбит/с без телефонии (ранее 100)	520	200 Мбит/с
Интернет 200 Мбит/с плюс ТВ (ранее 100, акция Уникальное предложение — 4)	400	200 Мбит/с
Интернет 250 (акция Уникальное предложение — 2, ранее 150)	520	250 Мбит/с
Интернет 250 (акция Уникальное предложение, ранее 150)	510	250 Мбит/с
Интернет 250 Мбит/с Смартфон (ранее 150)	510	250 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с	550	300 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с (GPON)	499	300 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с (акция Просто Два)	600	300 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с плюс ТВ (акция Просто Два)	515	300 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с плюс ТВ (акция удобный пакет)	220	300 Мбит/с
Интернет 300 Мбит/с плюс ТВ плюс моб. связь (акция удобный пакет)	220	300 Мбит/с
Интернет 500 Мбит/с (акция Просто Два)	700	500 Мбит/с
Интернет 500 Мбит/с плюс ТВ (акция Просто Два)	610	500 Мбит/с
Интернет 500 Мбит/с плюс ТВ (зимний пакет)	335	500 Мбит/с
Интернет 77 архив (акция Уникальное предложение)	300	77 Мбит/с
Интернет 90 архив (акция Уникальное предложение — 2)	335	90 Мбит/с
Интернет 90 Мбит/с (Акция «Лояльный интернет 90»)	310	90 Мбит/с
Интернет GPON 200 Мбит/с плюс моб.связь (NonStop Безлим) акция	325	200 Мбит/с
Интернет GPON 250 Мбит/с (акция)	650	300 Мбит/с
Интернет GPON 250 Мбит/с плюс моб.связь NonStop (акция)	405	300 Мбит/с
Интернет GPON 250 Мбит/с плюс ТВ (акция)	550	300 Мбит/с
Интернет GPON 300 Мбит/с	650	300 Мбит/с
Интернет GPON 300 Мбит/с (МТС/МГТС) плюс мобильная связь (mini)	650	300 Мбит/с
Интернет GPON 300 Мбит/с (МТС/МГТС) плюс мобильная связь (NonStop) плюс ТВ	735	300 Мбит/с
Интернет GPON 300 Мбит/с плюс ТВ	550	300 Мбит/с
Интернет GPON для своих — 150 Мбит/с (ранее 100)	300	150 Мбит/с
Интернет PON — 100 Мбит/с (индивидуальная застройка)	1100	100 Мбит/с
Интернет PON 250 Мбит/с (акция Интернет и ТВ по летней цене, ранее 150)	520	250 Мбит/с
Интернет PON 80 Мбит/с архив (акция Интернет и ТВ по летней цене)	325	80 Мбит/с
Интернет PON для своих — 150 Мбит/с (ранее 50)	300	150 Мбит/с
Интернет пакет PON 250 Мбит/с плюс ТВ (ранее 150)	435	250 Мбит/с
Интернет пакет PON 80 Мбит/с плюс ТВ архив	220	80 Мбит/с
Классный Интернет 250 Мбит/с GPON	365	250 Мбит/с
Классный Интернет 250 Мбит/с GPON плюс ТВ	305	250 Мбит/с
Классный Интернет GPON 250 Мбит/с	380	250 Мбит/с
Классный Интернет GPON 250 Мбит/с плюс ТВ	300	250 Мбит/с
Крутой Интернет GPON 500 Мбит/с	610	600 Мбит/с
Крутой Интернет GPON 500 Мбит/с плюс ТВ	610	600 Мбит/с
Крутой Интернет GPON 500 Мбит/с плюс ТВ*	545	600 Мбит/с
Крутой Интернет GPON 500 Мбит/с*	545	600 Мбит/с
МГТС Проект Армата	615	300 Мбит/с
Оптимальный — 250 Мбит/с (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Оптимальный Интернет GPON — 250 Мбит/с (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Пакет Gold GPON 200 Мбит/с (ранее 100)	525	200 Мбит/с
Пакет Gold GPON 200 Мбит/с безлимит (ранее 100)	315	300 Мбит/с
Пакет Gold GPON 250 Мбит/с (ранее 150)	470	300 Мбит/с
Пакет GPON 150 Мбит/с плюс моб.связь mini (ранее 60)	380	250 Мбит/с
Пакет GPON 150 Мбит/с плюс моб.связь NonStop (ранее 60)	315	250 Мбит/с
Пакет GPON 150 Мбит/с плюс ТВ (ранее 60)	455	250 Мбит/с
Пакет GPON 200 Мбит/с для своих плюс ТВ	294	200 Мбит/с
Пакет GPON 200 Мбит/с плюс моб.связь mini (ранее 100)	380	200 Мбит/с
Пакет GPON 200 Мбит/с плюс моб.связь NonStop (ранее 100)	325	200 Мбит/с
Пакет GPON 200 Мбит/с плюс ТВ (ранее 100)	470	200 Мбит/с
Пакет GPON 300 Мбит/с плюс моб.связь (NonStop)* (ранее 200)	340	300 Мбит/с
Пакет GPON 300 Мбит/с плюс моб.связь (NonStop, допродажа) (ранее 200)	555	300 Мбит/с
Пакет GPON 300 Мбит/с плюс моб.связь mini (ранее 200)	405	300 Мбит/с
Пакет GPON 300 Мбит/с плюс моб.связь NonStop (ранее 200)	380	300 Мбит/с
Пакет GPON 300 Мбит/с плюс ТВ (ранее 200)	495	300 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 1 Гбит/с плюс ТВ	1484	1 Гбит/с
Пакет GPON Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь (mini)	360	200 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь (mini) плюс ТВ	350	200 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь (NonStop безлим)	470	200 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь (NonStop безлим) плюс ТВ	345	200 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 200 Мбит/с плюс ТВ	455	200 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 350 Мбит/с плюс ТВ	634	350 Мбит/с
Пакет GPON Интернет 500 Мбит/с плюс ТВ	984	500 Мбит/с
Пакет Silver GPON 100 Мбит/с (ранее 30)	430	100 Мбит/с
Пакет Silver GPON 150 Мбит/с (ранее 60 Мбит/с)	470	150 Мбит/с
Пакет Silver GPON 200 Мбит/с (ранее 100 Мбит/с)	510	200 Мбит/с
Пакет Silver Plus GPON 250 Мбит/с (ранее 150)	275	250 Мбит/с
Пакет SilverPlus GPON 150 Мбит/с (ранее 60 Мбит/с)	240	150 Мбит/с
Пакет SilverPlus GPON 200 Мбит/с (ранее 100)	335	200 Мбит/с
Пакет Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь (ранее 30)	400	200 Мбит/с
Пакет Интернет 200 Мбит/с плюс моб.связь и ТВ (ранее 30)	370	200 Мбит/с
Пакет Интернет 200 Мбит/с плюс ТВ (ранее 30)	460	200 Мбит/с
Пакет Интернет 250 Мбит/с плюс моб.связь (ранее 150)	260	250 Мбит/с
Пакет Интернет 250 Мбит/с плюс Смартфон (ранее 150)	260	250 Мбит/с
Премиальный Интернет GPON 250 Мбит/с (ранее 150)	550	250 Мбит/с
Разгоняем интернет 250 Мбит/с (ранее 150)	610	300 Мбит/с
Разгоняем интернет 250 Мбит/с плюс моб.связь (ранее 150)	355	300 Мбит/с
Скоростной 300 Мбит/с (ранее 200)	650	500 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс моб.связь	200	100 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс моб.связь плюс ТВ пакет Социальный	250	100 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс ТВ Базовый	255	100 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс ТВ Базовый (без телефонии)	310	100 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс ТВ Социальный	280	100 Мбит/с
Социальный GPON 30 Мбит/с плюс ТВ Социальный (без телефонии)	335	100 Мбит/с
Социальный Интернет GPON 30 Мбит/с	210	100 Мбит/с
Социальный Интернет GPON 30 Мбит/с без телефонии	260	100 Мбит/с
Специальный Интернет GPON 150 Мбит/с (ранее 60)	425	150 Мбит/с

Пассивная оптическая сеть

(PON) | VIAVI Solutions Inc.

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивная оптическая сеть (PON) — это волоконно-оптическая сеть, использующая топологию «точка-множество точек» и оптические разветвители для доставки данных из одной точки передачи в несколько конечных точек пользователей. Пассивный, в этом контексте, относится к обесточенному состоянию волокна и компонентов разделения / комбинирования.

В отличие от активной оптической сети, электроэнергия требуется только в точках отправки и приема, что делает PON по своей сути эффективной с точки зрения эксплуатационных затрат.Пассивные оптические сети используются для одновременной передачи сигналов как в восходящем, так и в нисходящем направлениях к конечным точкам пользователей и от них.

Компоненты и устройства пассивной оптической сети

Оптоволокно и разветвители являются действительно «пассивными» строительными блоками PON, не требующими электрического питания. Оптические делители не являются селективными по длине волны и просто разделяют любые длины оптических волн в нисходящем направлении, конечно, разделение оптического сигнала приводит к потере мощности, которая зависит от количества способов разделения сигнала.Разветвители не требуют охлаждения или другого текущего обслуживания, присущего активным сетевым компонентам (например, оптическим усилителям), и могут прослужить десятилетия, если их не трогать. Помимо пассивных компонентов, для полного создания сети PON требуются активные конечные устройства.

Терминал оптической линии (OLT) является отправной точкой для пассивной оптической сети. Он подключен к базовому коммутатору через подключаемые модули Ethernet. Основная функция OLT заключается в преобразовании, кадрировании и передаче сигналов для сети PON, а также в координации мультиплексирования оптического сетевого терминала (ONT) для совместной передачи в восходящем направлении.Вы также можете увидеть устройства конечного пользователя, называемые оптическим сетевым блоком (ONU), это просто разница в терминологии между двумя основными органами стандартизации, ITU-T, который использует ONT, и IEEE, который использует ONU, два термина фактически взаимозаменяемы, но зависят от используемой услуги и стандарта PON (см. ниже).

ONT — это запитываемое устройство пассивной оптической сетевой системы на противоположном (пользовательском) конце сети и включает порты Ethernet для домашнего устройства или подключения к сети.

Архитектура пассивной оптической сети

Сети PON

используют архитектуру точка-многоточка (P2MP), в которой используются оптические разветвители для разделения нисходящего сигнала от одного OLT на несколько нисходящих путей к конечным пользователям, одни и те же разветвители объединяют несколько восходящих потоков пути от конечных пользователей обратно к OLT.

Точка-многоточка была выбрана в качестве наиболее жизнеспособной архитектуры PON для оптических сетей доступа с неотъемлемой эффективностью совместного использования оптоволокна и низким энергопотреблением.Эта архитектура была стандартизирована в 1998 году посредством спецификации ATM-PON G.983.1.

Сегодня стандарт ITU-T G.984 для G-PON вытеснил стандарт ATM, поскольку асинхронный режим передачи (ATM) больше не используется.

Сеть PON начинается с терминала оптической линии (OLT) в исходном местоположении поставщика услуг, обычно известном как местный или центральный офис, или иногда называемом АТС или головным узлом. Оттуда оптоволоконный фидерный кабель (или фидерное волокно) направляется к пассивному разветвителю вместе с резервным оптоволокном, если оно используется.Затем распределительные волокна подключаются от разветвителя к отводному терминалу, который может быть расположен в уличном шкафу или в прочном корпусе, установленном в яме, на телеграфном столбе или даже на стороне зданий. Затем волокна отбрасывания обеспечивают окончательное соединение «один к одному» от порта терминала ответвления к ONT / ONU конечного пользователя. В некоторых случаях последовательно используется более одного сплиттера, это называется архитектурой каскадного сплиттера.

Сигналы, передаваемые по фидерному волокну, могут быть разделены для обслуживания до 256 пользователей с ONU или ONT, преобразующими сигналы и предоставляющими пользователям доступ в Интернет.Количество способов разделения или разделения нисходящего сигнала OLT до достижения конечного пользователя известно как коэффициент разделения или разделения (например, 1:32 или 1:64).

В более сложных конфигурациях, где радиочастотное видео транслируется параллельно с услугой передачи данных PON или дополнительные услуги PON сосуществуют в одной и той же сети PON, в центральном / местном офисе используются пассивные (MUX) объединители для объединения видео. наложение длины волны и дополнительных длин волн службы PON на исходящее фидерное волокно OLT.

Работа пассивной оптической сети

Инновация, которая является неотъемлемой частью работы PON, — это мультиплексирование с волновым разделением (WDM), используемое для разделения потоков данных на основе длины волны (цвета) лазерного излучения. Одна длина волны может использоваться для передачи данных в нисходящем направлении, а другая — для передачи данных в восходящем направлении. Эти выделенные длины волн различаются в зависимости от используемого стандарта PON и могут одновременно присутствовать в одном и том же оптоволокне.

Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) — это еще одна технология, используемая для выделения полосы пропускания восходящего потока каждому конечному пользователю в течение определенного периода времени, который управляется OLT, предотвращая конфликты длины волны / данных в разделителях PON или OLT из-за нескольких ONT / ONU одновременно передает данные в восходящем направлении.Это также называется пакетной передачей для восходящего потока PON.

Типы услуг PON

С момента своего появления в 1990-х годах технология PON продолжала развиваться, и возникло множество итераций топологии сети PON. Первоначальные стандарты пассивных оптических сетей, APON и BPON, постепенно уступили место преимуществам более новых версий в отношении пропускной способности и общей производительности.

Приложения PON

PON иногда называют «последней милей» между провайдером и пользователем или оптоволоконным кабелем до X (FTTX), где «X» обозначает дом (FTTH), здание (FTTB) , в помещении (FTTP) или в другом месте, в зависимости от того, где заканчивается оптическое волокно.До сих пор оптоволокно до дома (FTTH) было основным приложением для PON.

Уменьшенная кабельная инфраструктура (без активных элементов) и гибкие атрибуты передачи данных в пассивных оптических сетях сделали его идеальным решением для домашнего Интернета, голосовых и видео приложений. По мере того, как технология PON продолжает совершенствоваться, расширяются и потенциальные области применения.

Развертывание 5G продолжается, и сети PON нашли новое применение с 5G fronthaul. Fronthaul — это соединение между контроллером основной полосы частот и удаленной радиоголовкой на базовой станции.

Из-за требований к полосе пропускания и задержек, предъявляемых 5G, использование сетей PON для завершения предварительных соединений может уменьшить количество оптоволоконных кабелей и повысить эффективность без ущерба для производительности. Примерно так же, как исходный сигнал разделяется между пользователями для FTTH, сигнал от модулей основной полосы частот может быть распределен на массив удаленных радиоголовок.

Дополнительные приложения, которые хорошо подходят для пассивных оптических сетей, включают университетские городки и бизнес-среду.Для приложений в кампусе сети PON дают заметные преимущества в отношении скорости, энергопотребления, надежности и расстояний доступа, но в основном это стоимость сборки / развертывания и непрерывной эксплуатации.

PON позволяет интегрировать функции кампуса, такие как управление зданием, безопасность и парковка, с ограниченным количеством специального оборудования, кабелей и систем управления. Точно так же бизнес-комплексы среднего и крупного размера могут получить немедленную выгоду от внедрения PON, при этом снижение затрат на установку и обслуживание напрямую повлияет на чистую прибыль.

Преимущества пассивных оптических сетей

Ограничения пассивных оптических сетей

В целом преимущества пассивных оптических сетей существенно перевешивают эти ограничения.

По мере того, как технология PON продолжает совершенствоваться, стратегические и экономические преимущества развертывания PON становятся все более очевидными. Задачи, которые решаются разработчиками будущих поколений, включают улучшенную дальность действия и более высокие коэффициенты делителя, чтобы еще больше сократить расходы на кабель.Эти улучшения в сочетании со скоростями, которые сейчас достигают 10 Гбит / с и выше, помогут продолжить распространение пассивных оптических сетей в «умные» города, университеты, больницы и корпорации, составляющие связанный мир завтрашнего дня.

Определение PON | PCMag

( P assive O ptical N etwork) Оптическая сеть многоточечного доступа. В PON нет оптических повторителей или других активных устройств, отсюда и название «пассивные». PON предназначены для передачи по локальной сети, а не на большие расстояния, и служат для того, чтобы подвести оптоволокно ближе к клиенту, чтобы получить более высокую скорость.PON появились в 1995 году, когда группа поставщиков телекоммуникационных услуг организовала группу Full Service Access Network (см. FSAN).

Терминал оптической линии (OLT) находится в центральном офисе телекоммуникационной компании или головной станции кабельной компании. Он генерирует или передает сигналы SONET и DWDM по оптоволокну на оптический сетевой блок (ONU) в полевых условиях. ONU обеспечивает преобразование оптических сигналов в электрические (OE) и из электрических в оптические (EO) между оптоволокном и медными проводами, идущими в дома и офисы, по принципу «волокно до тротуара» (FTTC) или «волокно до района» (FTTN). ) сценарий.Когда оптическая линия идет прямо в здание для «волокна до дома» (FTTH), для оконечной нагрузки волокна используется терминал оптической сети (ONT). Волокно до дома также называется «волокно до помещения» (FTTP).

APON, BPON, EPON и GPON
APON (ATM PON) была первой пассивной оптической сетью, использующей ATM для транспорта. BPON (широкополосный PON) включает APON, Ethernet и видеотранспорт. GPON (Gigabit PON), в котором используется кадр SONET GPF, разработан так, чтобы быть эффективным как для пакетов, так и для TDM.BPON и GPON — это стандарты ITU-T G.983 и G.984 соответственно. EPON — это стандарт IEEE Ethernet для PON.

Пассивные оптические сети

Сети

PON позволяют приблизить высокоскоростные оптоволоконные сети к заказчику в локальном шлейфе.

  БПОН ГПОН ЭПОН 
                ITU-T ITU-T IEEE 
                G.983 G.984 802.3 
                (Мбит / с) (Гбит / с) 
   Классы 
   Поддерживается  B, C A, B, C PX10 / PX20 **

   Нисходящий поток 155 1.25 Гбит / с 1,25
   Скорости 622 2,5 Гбит / с

   Восходящий поток 155155 Мбит / с 1,25
   Скорости 622622 Мбит / с
                     1,25 Гбит / с
                     2,5 Гбит / с


     Максимальное количество ONT 
     в зависимости от класса и расстояния 

     ОДН КЛАСС 7 км 10 км 20 км 

   Класс A 16 13 6
   Класс B 40 32 15
   Класс C 101 81 39

  ** PX10 и PX20 похожи на B и C
 

Пассивная оптическая сеть (PON)

: оценки затухания и расстояния

В 1980-х годах, с развитием компьютерных и мультимедийных технологий, все больше людей стали владеть компьютерами, а также начали использовать сеть (LAN или Интернет), поэтому начали появляться услуги передачи данных и возник спрос на доступ в Интернет.С появлением оптического волокна в качестве нового средства связи отраслевая цепочка оптической связи приобретала все большую форму. К концу 1980-х годов для применения оптического волокна к услугам широкополосного доступа начала появляться технология PON (пассивная оптическая сеть) .

PON относится к пассивной оптической сети. Система PON должна включать оптическую распределительную сеть (ODN) , оптический линейный терминал (OLT) и блок оптической сети (ONU) .Во-первых, ODN — это оптическая сеть FTTH (оптоволокно до дома) , основанная на оборудовании PON, которая обеспечивает оптический канал передачи между OLT и ONU. ODN не содержит электронных компонентов и электронного блока питания. ODN состоит из пассивных компонентов, таких как оптический разветвитель, поэтому не требует дорогостоящего активного электронного оборудования. Пассивная оптическая сеть (PON) состоит из OLT, установленного на центральной станции управления, и нескольких ONU, установленных на сайте пользователя.PON — это будущее направление развития сети доступа.

Блок-схема системы PON

♦ Разница между дБ и дБм

Затухание светового сигнала при его распространении по оптоволокну является важным фактором при проектировании системы оптической связи; степень ослабления играет важную роль в определении максимального расстояния передачи между передатчиком и приемником или линейным усилителем.

В технике связи величина мощности обычно выражается как значение дБм, которое является логарифмической мерой и определяется в децибелах относительно уровня мощности 1 мВт, то есть дБм представляет собой децибелы на милливатт. Это безразмерная единица, которая на самом деле указывает соотношение мощностей, а не точную мощность.

Формула для дБм выглядит следующим образом:

дБм = 10 * log (P / 1 мВт), «P» представляет мощность в ваттах.

Здесь следует упомянуть, что дБм и дБ различны, дБ определяется как разница в мощности или уровне сигнала между любыми двумя заданными точками.

Формула для дБ выглядит следующим образом:

дБ = 10 log (P1 / P2), «P1» — это мощность первой точки, а P2 — мощность второй точки.

Таким образом, дБм — это абсолютная единица измерения, а дБ — относительное число, которое указывает на увеличение или уменьшение уровня сигнала. DBm представляет собой абсолютную меру мощности сигнала в заданной точке (относительно 1 мВт). Кроме того, дБ и дБм по-разному действуют в волоконно-оптических сетях: оптическая мощность часто измеряется в DBM, а затухание, потери и вносимые потери в оптическом волокне выражаются в дБ.

♦ Как рассчитать оптическое затухание в пассивной оптической сети (PON)?

В оборудовании PON максимальное значение затухания OLT находится в пределах 22-25 дБ, что означает, что значение затухания не может превышать 25 дБ.

спец. разветвителя ПЛК	Типичное значение вносимых потерь	Максимальный диапазон отклонения между портами	Контрольно-измерительный прибор
1: 2 50% -50%	3.4 дБ	0,4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 2 5% -95%	11,8 дБ: 0,6 дБ	0,4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 2 10% -90%	10,4 дБ: 0,9 дБ	0,4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 2 20% -80%	7,4 дБ: 1,3 дБ	0,4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 2 30% -70%	5,6 дБ: 1,9 дБ	0.4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 2 40% -60%	4,4 дБ: 2,6 дБ	0,4 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 4 равное деление	7,2 дБ	0,8 дБ	Измеритель оптической мощности
1: 8 равное деление	10,7 дБ	1,7 дБ	Измеритель оптической мощности
1:16 равное деление	14,8 дБ	2,0 дБ	Измеритель оптической мощности
1:32 равное деление	17.8 дБ	2,5 дБ	Измеритель оптической мощности

Затухание разветвителя ПЛК 1: 2 составляет 3,01 дБ

Затухание разветвителя ПЛК 1: 8 составляет 9,03 дБ

1:16 Затухание разветвителя PLC 12,04 дБ

1:32 Затухание разветвителя PLC составляет 15,05 дБ

1:64 Затухание разветвителя PLC 18,06 дБ

♦ Как выбрать оптические модули и рассчитать оптическую мощность ?

Пассивная оптическая сеть (PON) использует разные оптические модули для поддержки разных классов ODN.

① Для EPON используются следующие оптические модули:

• 1000BASE-PX20, допускающий вносимые потери канала 24 дБ, поддерживающий максимальное соотношение оптического разделения 1:32, новое закупочное оборудование больше не оснащено оптическими модулями EPON OLT PX20.
• 1000BASE-PX20 +, допускающий вносимые потери канала 28 дБ, поддерживающий максимальное соотношение оптического разделения 1:64, текущее закупаемое оборудование EPON сконфигурировано для оптических модулей EPON OLT PX20 +.

②Для GPON используются следующие оптические модули:

• Класс B +, вносимые потери канала составляют 28 дБ, а максимальный коэффициент оптического разделения составляет 1:64. В настоящее время устройства GPON обычно оснащаются оптическими модулями GPON OLT класса B +;
• Class C +, допускает вносимые потери канала 32 дБ и поддерживает максимальное соотношение оптического разделения 1: 128. В настоящее время оптические модули GPON OLT класса C + являются зрелыми и скоро получат широкое распространение.
• Class C ++, допускает вносимые потери канала 32 дБ и поддерживает максимальное соотношение оптического разделения 1: 128. Оптический модуль GPON OLT класса C ++ не получил широкого распространения.

В процессе развертывания FTTH оборудование OLT и ONU должно использовать оптические модули не ниже уровня px20 + (EPON) и класса C + (GPON), а затухание в линии оптического кабеля от конца OLT до конца ONU должно быть не более 28 дБ.

③ Вычислить оптическую мощность

См. Следующую таблицу:

PON Тех.	Оптический модуль	OLT			ONU			Прогноз получаемой мощности		Стоимость оптического канала		Максимальная вносимая потеря PON
		Мощность излучения		Наихудшая чувствительность приема	Мощность излучения		Наихудшая чувствительность приема
		MIN	MAX		MIN	MAX		Downlink	Uplink	Downlink	Uplink	Downlink	Uplink
		дБм	дБм	дБм	дБм	дБм	дБм	дБ	дБ	дБ	дБ	дБ
EPON	PX20	2	7	-27	-1	4	-24	26	26	2.5	2	23,5	24
	PX20 +	2,5	7	-30	0	4	-27	29,5	30	1,5	2	28
GPON	Класс B +	1,5	5	-28	0,5	5	-27	28,5	28,5	0,5	0,5	0,5
	Класс C +	3	7	-32	0.5	5	-30	33	32,5	1	0,5	32	32

Примечание. Указанный выше индекс представляет собой максимальные вносимые потери системы PON, рассчитанные путем взятия минимального значения оптической мощности, излучаемой оптическим модулем, с использованием принципа наихудшего значения.

♦ Как рассчитать расстояние передачи пассивной оптической сети ( PON )?

Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как рассчитать расстояние передачи PON:

Шаг 1.Используется сеть GPON, и оптический модуль относится к классу C + (максимальная вносимая потеря составляет 32 дБ).

Шаг 2. Согласно схеме 1: 128, основной разделитель ПЛК составляет 1: 8 (вносимые потери 10,5 дБ), вторичный разделитель ПЛК составляет 1:16 (вносимые потери 13,8 дБ), а общие вносимые потери Разветвитель ПЛК составляет 24,3 дБ.

Шаг 3. Общие вносимые потери соединения составляют 0,5 × 4 ＋ 0,25 × 4 ＝ 3 дБ.

Шаг 4. Ядром магистрального и распределительного оптического кабеля является G.652D, а сердечник вводного оптического кабеля — G.657A, без дополнительных потерь.

Шаг 5. Рассчитывается согласно коэффициенту затухания (включая фиксированное соединение) 0,4 дБ / км в восходящем направлении (1310 нм).

Шаг 6. Поддерживаемый запас линии: 2,5 дБ.

Шаг 7. Окончательное расстояние передачи будет: L ≤ (32-24,3-3-2,5) / 0,4 = 5,5 км.

Определения CommScope: что такое PON?

Это сообщение в блоге является частью серии под названием «Определения CommScope», в которой мы объясним общие термины в инфраструктуре сети связи.

A Passive Optical Networks — это универсальная технология, которая может быть развернута различными сетевыми операторами, которые хотят предоставлять своим пользователям / подписчикам передовые услуги передачи голоса, видео и данных с помощью оптоволоконных кабелей. PON — это самый популярный из методов, используемых для передачи оптоволокна в дом (FTTH), оптоволокна до рабочего стола (FTTD), оптоволокна до MDU (FTTMdu), оптоволокна до офиса. бизнес (FTTB) и множество других точек FTTx.

Оптоволоконная сеть доступа PON состоит из трех частей, как показано на следующей схеме:

• терминал оптической линии (OLT) в центральном офисе поставщика услуг (головная станция / концентратор)
• — количество оптических сетевых блоков (ONU), расположенных рядом с конечными пользователями.Если в ваш дом входит оптоволокно, вероятно, где-то в вашем доме есть ONU. ONU часто называют ONT (терминалы оптической сети)
• оптическая распределительная сеть (ODN), соединяющая OLT и ONU вместе

Итак, зачем использовать PON?

Наряду с увеличением пропускной способности технология PON сокращает необходимое количество оптоволокна, мощности и охлаждения по сравнению с архитектурой точка-точка. Это упрощает проектирование сети и управление ею. И хотя PON представляет собой топологию «точка-многоточка», передачи шифруются для предотвращения подслушивания, что делает PON идеальным решением для государственных учреждений, банков и других организаций, требующих безопасной связи.

Для кабельных операторов, в частности, PON отличается от других предложений по оптоволокну, потому что он устраняет разрыв между гибридной волоконно-коаксиальной сетью (HFC) и преобразованной платформой Ethernet / IP. Например, решения «Радиочастота по стеклу» (RFoG или RF PON) поддерживают создание оптоволоконной инфраструктуры PON — ODN — при продолжении использования существующих головных станций, CPE и систем вспомогательного офиса, используемых сегодня. Недостатком использования сети RFoG является то, что она имеет те же ограничения пропускной способности восходящего потока, что и сеть HFC.Однако это исключает будущие инвестиции в инфраструктуру, когда развитие сети требует перехода к конвергентной платформе Ethernet / IP через оптическую инфраструктуру. Если потребительский спрос требует увеличения пропускной способности для критически важных клиентов, к сети RFoG можно добавить оверлей Ethernet Passive Optical Network (EPON), чтобы устранить ограничения восходящего потока HFC, добавить дополнительную пропускную способность нисходящего потока и разгрузить HFC / DOCSIS. сеть.

Сетевые операторы, будь то гигантские общедоступные или небольшие частные сети, должны идти в ногу с постоянно растущим спросом на пропускную способность.Тем не менее, для операторов связи и кабельных сетей по-прежнему дорого развертывать FTTH в сельских и других районах с низкой плотностью населения. Вот почему кооперативы электроэнергетики, телекоммуникационные кооперативы и муниципалитеты теперь выходят на арену операторов широкополосной связи. Они стремятся предоставить своим абонентам в сельских общинах услуги высокоскоростного широкополосного доступа. Одно можно сказать наверняка: очевидна необходимость в экономичной и ориентированной на будущее архитектуре. Операторам нужны решения для обеспечения пропускной способности и дополнительных услуг для всех своих пользователей — как корпоративных, так и частных, — и один из способов решения этой проблемы — развертывание PON.

Связанные ресурсы:

Пассивные оптические сети

FTTx с использованием Ethernet PON

3 P PON

Знаете ли вы о трех P пассивных оптических сетей (PON)? Уэйн Хики из Ciena обсуждает, как три ключевые переменные: пассивная, подключаемая и с оплатой по мере роста могут обеспечить максимальную отдачу от ваших усилий.

Почему так важны 3 P PON?

Услуга основана на общей пропускной способности последней мили.Таким образом, при подключении десятков интеллектуальных устройств, нескольких потоков IPTV, работе и учебы из дома или добавлении малого, среднего и среднего бизнеса и предприятий в сеть — высокоскоростной доступ является обязательным и выгружается так же быстро, как и загрузки. предпочтение. Выбор или выбор того, где и когда будет использоваться оптоволокно, выходит за рамки возможности подключения — вот почему так важны три P PON.

Какие 3 пс?

Это не должно вызывать удивления, первый P соответствует P assive.Пассивные оптические сети (PON) стали чрезвычайно популярными за последние 15 лет из-за всплеска IP-телевидения (IPTV) и высокоскоростного доступа в Интернет. Требования к пропускной способности и конкуренция в настоящее время подталкивают операторов к использованию 10G PON, поскольку технологии Ethernet PON (EPON) и Gigabit PON (GPON), которым уже 15 лет, исчерпали себя. С учетом того, что сетевые операторы стремятся не отставать от роста сети, который, как обычно предполагается, в следующем десятилетии будет как минимум в 10 раз, симметричная технология 10G PON становится все более распространенной и доступной.

Как работает PON?

В пассивной оптической сети терминал оптической линии (OLT) используется оператором сети для преобразования сигналов Ethernet в кадры и передачи сигналов в сети. Затем используются пассивные оптические разветвители для разделения волокна и сигнала от OLT на несколько лучей света для оптических сетевых модулей (ONU).ONU — это последний участок сети PON, расположенный у потребителя / заказчика и используемый для преобразования оптических сигналов из оптического канала распределения (ODL) в сигналы передачи (восходящий поток) и приема (нисходящий поток) Ethernet.

Преимущества пассивной сети:

• Нет мощности для передачи
• Одно волокно, несколько пользователей (точка-многоточка)
• Высокая производительность

Второй P для P переносной.В качестве технологии последней мили приложения PON между абонентом и оператором сети традиционно поддерживались крупными специализированными шасси OLT. Все изменилось, когда в прошлом году Ciena представила подключаемый микро-OLT. Универсальный подключаемый модуль 10G PON, который удобно помещается в порт маршрутизации и коммутации оптического трансивера 10G SFP +, что на удивление значительно упрощает жизнь и снижает затраты для сетевых операторов.

Как работает микро OLT?

Микро OLT состоит из двух компонентов:

1. Мост управления доступом к среде (MAC) Ethernet-PON
2. ITU-T G.Приемопередатчик, совместимый с 9804.1 (XGS-PON)

За счет встраивания интегрированного компонента (IC) Ethernet-to-PON MAC и приемопередатчика XGS-PON в корпус SFP + промышленного стандарта, микро OLT может подключаться к совместимому порту маршрутизации и коммутации SFP +. Каждый микро-OLT с расширенным температурным диапазоном может поддерживать до 128 ONU. Подключаемый OLT также может поддерживать различные коэффициенты избыточной подписки или соглашения об уровне обслуживания (SLA) в разных местах в зависимости от количества требуемых услуг и типов услуг.

Преимущества подключаемых модулей:

• Экономичный
• Скорость обслуживания
• Уменьшенная занимаемая площадь

Наконец, третий P соответствует P ay-as-you-grow. Ни для кого не секрет, что оптоволокно — это одно из самых экономичных решений для удовлетворения растущих потребностей в полосе пропускания и повышения критически важной операционной эффективности. Итак, на протяжении многих лет сетевые провайдеры продвигали оптоволокно для создания доступа последней мили для новых построек или участков с нуля.Для существующих или незанятых мест развертывание оптоволоконного кабеля невозможно и невозможно с судебной точки зрения из-за множества юридических и финансовых последствий. Имея доступ на «последнюю милю», это немного похоже на то, как застрять в густой коричневой грязи: операторы сети теперь могут разрыхлить эту грязь, выбрав конкретные участки коричневых месторождений, которые они хотят инвестировать.

Как работает Pay-as-You-Grow?

Просто выберите одну из 10+ (и растущих) платформ маршрутизации и коммутации Ciena, поддерживающих наше решение 10G PON.Добавьте один 10G PON OLT в маршрутизатор или коммутатор, подключитесь к 128 нашим или даже к 3 ^rd сторонним совместимым ONU, совместимым с XGS-PON.

Но подождите, это еще не все. С нашим встроенным программным обеспечением PON OAM — добавление, включение и управление вашей сетью стало намного проще, быстрее и проще! И по мере вашего роста ваше управление может масштабироваться с помощью Ciena’s Manage, Control, and Plan (MCP).

Большинство старых объектов не будет перенесено в одночасье, если вы не знаете, с чего начать или вам нужна помощь, именно здесь Ciena Services может помочь спланировать, спроектировать или даже построить вашу сеть.

Преимущества оплаты по мере роста:

• Экономичный
• Гибкий
• Масштабируемый

Узнайте, как снять ограничения и повысить ценность вашей сетевой границы и «последней мили» сегодня, спросите нас, как Ciena помогает эволюционировать вашу маршрутизацию и коммутацию.

Что находится в вашей сети PON?

Тестирование пассивной оптической сети (PON)

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивная оптическая сеть или PON — это сеть, в которой оптоволоконный кабель (вместо медного) доставляет сигналы на всем или большей части пути к конечному пользователю. Он описывается как пассивный, потому что между центральным офисом (или концентратором) и помещением клиента не требуется активного оборудования (с питанием от электричества).В зависимости от того, где заканчивается PON, система может быть описана как сеть FTTx, которая обычно позволяет устанавливать соединение точка-точка или точка-множество точек от центрального офиса к помещению абонента; В архитектуре «точка-многоточка» несколько абонентов (например, до 32) могут быть подключены только к одному из различных фидерных волокон, расположенных в распределительном концентраторе волокон, что значительно снижает затраты на установку, управление и обслуживание сети.

Проблемы пассивной оптической сети (PON)

Бум полосы пропускания побуждает поставщиков услуг связи (CSP) модернизировать архитектуру «оптоволокно до дома» (FTTH) с использованием пассивных оптических сетей (PON) следующего поколения с целью предоставления гигабитной широкополосной связи.Однако PON следующего поколения часто накладывается на устаревшую PON, что усложняет сеть и создает дополнительные проблемы для полевых бригад, когда дело доходит до тестирования и обеспечения качества обслуживания и качества обслуживания.

При наличии нескольких длин волн в помещении заказчика, как специалисты, работающие на переднем крае, могут протестировать сложность?

Очков для размышления:

Измерение мощности на входе и выходе

Данные от окончания оптической сети (ONT) трудно измерить, потому что:

• Во время установки ONT обычно находится в режиме поддержания активности и излучает короткие пакеты.Следовательно, восходящая передача не является непрерывной. Стандартные измерители мощности не могут измерить мощность, поступающую от ONT.
• ONT будет передавать восходящий поток только в том случае, если он принимает нисходящий сигнал от завершения оптической линии (OLT) в центральном офисе. Чтобы измерить мощность в обоих направлениях, ONT должен получать достаточную мощность и правильно излучать. Стандартные измерители мощности не могут измерять мощность от ONT, потому что он прекращает излучение, когда не получает нисходящий сигнал от OLT.

Чтобы преодолеть эту трудность, в начале 2000-х годов испытательная и измерительная промышленность приступила к разработке измерителей мощности (PPM) для сквозных PON, способных измерять мощность в обоих направлениях одновременно.

Тестирование большего количества длин волн

С унаследованным GPON это довольно просто, так как только одна длина волны исходит от помещения клиента, а одна или две исходят от OLT. Следовательно, фильтрация по длине волны не требуется в восходящем направлении, а требуется лишь минимально в нисходящем направлении для разделения двух длин волн.

PON нового поколения, однако, усложняет ситуацию, добавляя несколько возможных длин волн как в восходящем, так и в нисходящем направлении.

Фильтрация по длине волны, предлагаемая в стандартных PPM, ограничена.Если более одной длины волны или сигнала достигают детектора, находящегося выше или ниже по потоку, этот детектор обеспечивает общее измерение для обоих. Это означает, что техник не может знать, находится ли конкретная длина волны в пределах параметров и правильно ли выполняется услуга.

NG-PON2 и мультиплексирование

NG-PON2, сложная технология PON, еще больше усложняет ситуацию с помощью процесса, известного как PON с мультиплексированием по длине волны (WDM-PON). В этом процессе используется определенная, но очень узкая полоса пропускания для отправки нескольких сигналов, зависящих от длины волны, что может значительно увеличить количество длин волн в нисходящем направлении.И снова каждый нужно измерить индивидуально с помощью проходного устройства.

Решения для тестирования проходных оптических сетей (PON)

Что необходимо, так это испытательное устройство, которое распознает различные длины волн и технологии, обнаруживает несколько пакетных режимов и имеет сквозные возможности. Тестер должен охватывать технологии PON как следующего поколения, так и унаследованные.

Измеритель мощности PON нового поколения PPM-350D компании

EXFO — один из таких инновационных инструментов, разработанный специально для тестирования технологий PON как унаследованного, так и нового поколения (EPON, GPON, XG-PON, XGS-PON, 10G-EPON, NG-POM2) .Он также оптимизирован для пакетного сигнала поддержания активности на стороне ONT, обеспечивая измерение мощности / потерь как для нисходящих, так и для восходящих сигналов.

Как выбрать тестер пассивных оптических сетей (PON)?

При выборе тестера PON учитывайте преимущества интеллектуальной автоматизации. Ищите возможность автоматического определения используемой технологии PON — устаревшей или следующего поколения — и интеллектуального применения пороговых значений. Запатентованная EXFO технология PON-known ™ обеспечивает такой встроенный опыт.Это устранит человеческие ошибки и обеспечит понимание сложности сегодняшних пассивных оптических сетей.

Fiber to the Premises Deployment

Социально-экономические преимущества волокна не подлежат сомнению. Fiber to the Premise (FTTP) может стимулировать экономическое развитие, стимулировать инновации и улучшать образ жизни и работы людей.

Сетевым операторам, желающим развернуть FTTP, необходимо учитывать несколько факторов при планировании установки.К ним относятся:

• Топография
• Постановление
• Технические возможности
• Стоимость внедрения
• Необходимость инвестиций в будущее

Каждое развертывание отличается. Поэтому, чтобы помочь операторам сетей сделать правильный выбор для их внедрения, мы создали электронную книгу «Полное руководство по развертыванию волоконно-оптических сетей в помещениях». Его можно бесплатно загрузить здесь. В течение следующих нескольких месяцев мы суммируем некоторые ключевые моменты руководства в серии сообщений в блогах, начиная с оптоволоконных архитектур.

Волоконная архитектура — сильные и слабые стороны

Две из наиболее распространенных оптоволоконных архитектур — это пассивная оптическая сеть (PON) и точка-точка (P2P).

Пассивная оптическая сеть

В архитектуре пассивной оптической сети оператор развертывает оптический линейный терминал (OLT) в точке присутствия (POP) или в центральном офисе. Одно волокно идет к пассивному оптическому разветвителю, а разветвление соединяет максимум 64 конечных пользователя, каждый из которых имеет оптический сетевой блок (ONU) в точке, где заканчивается волокно.

Архитектура «точка-точка»

Напротив, архитектура «точка-точка» (P2P) более сложна. Он имеет базовый коммутатор в центральном офисе, который через оптоволоконные кабели подключается к коммутатору агрегации в точке распределения, обычно расположенной на углу улицы. Эти коммутаторы агрегации имеют множество оптоволоконных портов, и каждый порт напрямую подключается к оконечному устройству оптической сети (ONT), которое находится внутри или за пределами жилого или служебного помещения клиента.

Прочтите нашу электронную книгу, чтобы узнать, как выталкиваемое волокно делает FTTP быстрым и доступным:

У каждого варианта есть свои сильные и слабые стороны:

PON

Положительных:

• Инфраструктура PON намного дешевле в реализации и обслуживании, чем P2P. Это связано с тем, что он использует меньше портов для оконечной нагрузки оптоволокна и меньше оптоволоконных кабелей.
• Оптоволоконные разветвители в центре инфраструктуры PON не требуют источника питания и поэтому могут быть расположены практически где угодно.
• Быстрее развертывается, чем более сложная инфраструктура P2P.

Минус:

• Инфраструктура PON предлагает ограниченный уровень пропускной способности, поскольку она распределяется между несколькими абонентами. Однако, если цель состоит в том, чтобы предложить заданную полосу пропускания (например, скорость загрузки 100 Мбайт) как можно более экономично, это более рентабельно построить, чем более дорогая P2P-сеть.
• Пропускная способность асимметрична, с гораздо большей емкостью загрузки по сравнению с загрузкой.
• После внедрения сеть PON сложнее обновить, особенно при изменении требований к полосе пропускания.
• Поскольку оптические разветвители имеют как ограничения полосы пропускания (особенно в восходящем направлении), так и несут высокие потери на затухание, они всегда будут устаревать там, где существует конкурирующая архитектура P2P.

P2P

Положительных:

• Каждый порт коммутатора агрегации выделен для отдельных помещений с P2P — совместного использования нет.Это означает, что с помощью P2P возможна более высокая пропускная способность на порт — и, следовательно, на помещение. Если в будущем потребуется + 1 Гб на клиента, то архитектура P2P будет единственным способом его поддержки.
• P2P обеспечивает симметричную полосу пропускания с одинаковой емкостью загрузки и выгрузки. Это критически важно для таких приложений, как видеоконференцсвязь высокого разрешения и обмен файлами в одноранговой сети.
• P2P проще тестировать / поддерживать и обеспечивает максимальную гибкость там, где есть сочетание клиентов и уровней спроса.
• Готовность к будущему и возможность роста в соответствии с потребностями в пропускной способности и емкости.

Минус:

• Более высокая стоимость, поскольку задействовано больше компонентов.
• Потенциально более длительное время развертывания, поскольку для этого требуется больше уличных шкафов, чем для PON, что ведет к более высоким капитальным затратам.

Сетевым операторам необходимо учитывать эти факторы при проектировании своей архитектуры. Создают ли они то, что им нужно сейчас (PON), или ориентированную на будущее инфраструктуру, делая ее расширяемой для будущего (P2P)? Неизбежно возникнет компромисс между стоимостью и эффективностью сети, и оператору придется решать, какому критерию отдать предпочтение.