Материал: Проектирование сегмента сети широкополосного доступа

Проектирование сегмента сети широкополосного доступа

Содержание

Введение

. Выбор технологии построения сети доступа

.1 Архитектура оптической сети доступа

.2 Пассивная оптическая сеть

.3 Анализ технологий PON

. Проектирование сегмента сети широкополосного доступа

.1 Структура сети ШПД по технологии GPON

.2 Анализ жилого здания по адресу: г. Чита, _____

как объекта проектирования

.3 Расчет параметров передачи оптического волокна

.3.1 Расчет оптических параметров оптического волокна

.3.2 Расчет параметров передачи оптических волокон

.4 Расчет количества абонентов

.5 Расчет емкости оптического кабеля

.6 Расчет сплиттеров

.7Станционный участок

.8 Линейный участок

.8.1 Анализ магистральных оптических кабелей

.8.2 Анализ распределительных оптических кабелей

2.8.3 Кабельные муфты

.8.4 Анализ сплиттеров

.8.5 Оптические кроссовые шкафы

.8.6 Оптические распределительные коробки

.9 Абонентский участок

.9.1 Анализ абонентских оптических кабелей

.9.2 Абонентская розетка

.9.3 Абонентский терминал ONT

3. Расчет бюджета оптической мощности

. Безопасность жизнедеятельности

.1 Техника безопасности

.1.1 Пожарная безопасность

.1.2 Электробезопасность

4.2 Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Приложение А - Структурная схема проектируемой сети

Приложение Б - Схема прокладки магистрального оптического кабеля

Приложение В - Схема размещения пассивного оборудования и прокладки вертикального кабеля

Приложение Г - Схема подключения услуги Triple Play посредством технологии GPON в квартире абонента

Приложение Д - План размещения квартир

Введение

Сети доступа являются сегодня самой консервативной компонентой телекоммуникационных систем. До сих пор эксплуатируются кабели, проложенные в начале ХХ века. Часто в качестве сетей доступа используется аналоговая телефонная сеть, техническое состояние и возможности которой не позволяют внедрять новые услуги в силу ограниченной пропускной способности, неприспособленности к высокоскоростной передаче данных и видеоинформации.

С внедрением новых технологий сети доступа можно рассматривать как наиболее динамичным сегмент телекоммуникационной отрасли. Они непосредственно связаны с предоставлением операторских услуг абонентам, поэтому сети доступа хорошо окупаются даже в условиях неблагоприятной экономической ситуации. Здесь постоянно совершенствуются технологии для удовлетворения новых потребностей пользователей, появляются новые, характерные только для этих сетей, технические решения.

В настоящее время в сетях доступа только начинается переход на оптические технологии в фиксированной связи. Поэтому можно с уверенностью сказать, что сети доступа находятся в фазе развития, что делает их технически и финансово привлекательными.

Популярная в последнее время концепция «тройной услуги» (Triple Play) предусматривает предоставление пользователям телефонии, передачи данных и видеоинформации через одну сеть. Причем высокоскоростной интернет и видео требуют значительной широкополосности сетевых ресурсов. Кроме того, повышение спроса на широкополосный доступ определяется развитием новых технологий: видео по запросу (VOD), потоковое видео, интерактивные игры, видеоконференции, передача голоса в компьютерных сетях (VoIP), телевидение высокой четкости (HDTV) и другие. Для выбора оптимального варианта модернизации абонентского участка учитываются как возможности современной техники, так и необходимость предоставления пользователям качественных услуг при разумных затратах.

Единственный путь, который позволяет заложить способность сети работать с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи - это прокладка оптического кабеля (ОК) от центрального офиса до дома или до корпоративного клиента.

В настоящее время, благодаря значительному снижению цен на оптические компоненты, прокладывать ОК для организации сети доступа стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей доступа (последних миль). При этом имеется множество вариантов выбора волоконно-оптических технологий доступа.

Наряду со ставшими традиционными решениями, на основе оптических модемов, оптического Ethernet, технологии Micro SDH, появились перспективные и прогрессивные решения для построения мультисервисной сети с предоставлением услуг IP телефонии, IP TV, доступа в Интернет/передачи данных с использованием архитектуры пассивных оптических сетей PON (passive optical network).

Целью данного курсового проекта является проектирование сегмента сети широкополосного доступа (ШПД) в г.Чите, по адресу пос.КСК 4 микрорайон дом 33, 34 по технологии PON для предоставления следующих услуг:

услуги по передаче данных;

услуги по передаче голосовой информации;

услуги связи для целей кабельного вещания;

При этом необходимо решить следующие задачи:

произвести анализ и выбор технологии широкополосного доступа на основе ВОЛС, удовлетворяющую требованиям абонентов;

произвести анализ и выбор телекоммуникационного оборудования (станционного и абонентского), магистрального и внутриобъектового оптического кабеля, отвечающих необходимым стандартам;

отразить схему прокладки магистрального и внутриобъектового оптического кабеля;

предусмотреть возможность расширения сети в соответствии ростом числа абонентов;

определить требования по безопасности жизнедеятельности.

сеть широкополосной доступ абонент

1. Выбор технологии построения сети доступа

1.1 Архитектура оптической сети доступа

Архитектура построения сетей оптического доступа характеризуется степенью приближения оптического сетевого терминала к пользователю. Сектор стандартизации Международного Союза Электросвязи (ITU-T) выделяет несколько характерных вариантов (см. рисунок 1.1):(Fiber to the Node) - волокно до сетевого узла (от абонента 1км);(Fiber to the Curb) - волокно до микрорайона, квартала или группы домов; до шкафа (от абонента 500м);(Fiber to the Building) - волокно до здания (от абонента 100м);(Fiber to the Home) - волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

Рисунок 1.1 - Архитектуры оптических сетей

Как видно из рисунка, все архитектуры FTTx (Fiber To The …) предполагают наличие участка с распределительными медными кабелями, но чем он короче, тем больше пропускная способность сети. Максимальное использование оптических технологий предполагает структура FTTH, при которой оптический сетевой терминал находится в квартире пользователя и соединяется короткими соединительными кабелями с оконечными устройствами - телефоном, компьютером, телевизором и т.д. Выбор архитектуры зависит от множества условий, и в первую очередь от плотности размещения абонентов.

В современных оптических сетях доступа могут использоваться различные топологии сети (схемы соединения узлов) (рисунок 1.2). Выбор оптимальной топологии зависит от целого ряда факторов, связанных с конкретными условиями проектирования (плотность абонентов, их расположение, виды услуг и т.д.), а также от базовой оптической технологии.

1.2 Пассивная оптическая сеть

Пассивные оптические сети являются одной из наиболее популярных оптических технологий для сетей доступа. PON (Passive Optical Network, пассивные оптические сети) - это технологии широкополосного мультисервисного доступа по оптическому волокну. Ее идея заключается в построении сети доступа с большой пропускной способностью при минимальных капитальных затратах.

Суть технологии PON состоит в том, что ее распределительная сеть (преимущественно древовидной топологии) строится без использования активных компонентов: разветвление оптического сигнала по одноволоконной оптической линии связи осуществляется с помощью пассивных разветвителей оптической мощности - сплиттеров, которые не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны.

Структурно пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов - станционного терминала OLT (optical line terminal, коммутатор), сплиттеров в узлах сети и абонентского терминала ONT (optical network terminal - в терминологии ITU-T), так же называемых ONU (optical network unit - в терминологии IEEE) - модем (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Структура пассивной оптической сети

Основная идея архитектуры PON - использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Таким образом реализуется решение с использованием логической топологии «точка-многоточка» (point-to-multipoint).

Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT имеет необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны.

Передача и прием в обоих направлениях производятся, как правило, по одному оптическому волокну, но на разных длинах волн. В нисходящем потоке (от станции к абонентам, прямой поток) используют длину волны 1490 или 1550 нм, а в восходящем (от абонентов к станции, обратный поток) - 1310 нм.

Рисунок 1.3 - Нисходящий поток (прямой поток, к абонентам)

Как видно из приведенной схемы (рисунок 1.3), нисходящий поток (от OLT) содержит данные одновременно для всех ONT (модемов), но каждое оконечное устройство выделяет информацию только для своего терминала.

Рисунок 1.4 - Восходящий поток (обратный поток, от абонентов)

В восходящем потоке (от абонентов) каждое ONT передает информацию в свой момент времени (временное мультиплексирование кадров), и после объединения общий поток содержит сигналы от всех пользователей (рисунок 1.4).

1.3 Анализ технологий PON

Проанализируем технологии EPON и GPON, на основе которых сегодня строятся пассивные оптические сети.

Основные технические преимущества GPON перед EPON - более высокая скорость в нисходящем потоке и более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM). Технология EPON не имеет явных технических преимуществ перед GPON, но значительно проще с точки зрения межсетевого взаимодействия с существующими сетями оператора и абонентскими устройствами. При равном коэффициенте разветвления на абонента сети GPON приходится вдвое большая скорость передачи в нисходящем потоке по сравнению с абонентом сети EPON. При коэффициенте разветвления 1:32 абонент GPON получит полосу 73 Мбит/с, а абонент EPON - 30 Мбит/с; при распределении 1:64 соответственно - 36 Мбит/с и 15 Мбит/с. Таким образом, технологии GPON и EPON предоставляют пользователю практически одинаковый ресурс при условии, что в одном PON-дереве сети GPON вдвое больше пользователей.

Проанализируем возможности технологий GPON и EPON для поддержки услуг triple play, под которыми сегодня понимается совокупность услуг телефонии, доступа в Интернет и передачи видеоинформации, предоставляемых в одной сетевой точке и с использованием одного типа носителя информации. Достаточно мощный профиль услуг «triple play» можно сформулировать так: одному конечному пользователю должны быть доступны три канала IPTV - один HDTV (15 Мбит/c) и два SDTV (2x4 Мбит/c), доступ в Интернет (2 Мбит/c), доступ к локальным ресурсам (1 Мбит/c), три линии VoIP (3х0,1 Мбит/c). То есть общий ресурс на одного пользователя составляет порядка 26,3 Мбит/c, при условии, что он пользуется всеми сервисами одновременно. Как следует из вышеизложенного, такой профиль услуг может поддерживаться в одном PON-дереве как для 32 пользователей EPON, так и для 64 пользователей GPON.

В GPON поддерживается механизм регулировки уровней мощности, при котором центральный узел может заставить ONT изменить мощность передатчика на одно из трех значений. Информация о текущем уровне поступает от каждого ONT в восходящем потоке. В EPON на абонентском узле поддерживается только один уровень мощности.

В EPON реализация режима Multicast в дереве PON, стандартизованная IEEE, базируется на обработке пакетов с Multicast-адресами и близка к технологиям, применяемым в Ethernet-сетях.

Помимо технических характеристик технологий, при выборе того или иного решения важными являются такие показатели, как стоимость оборудования, возможность последующей модернизации, организация взаимодействия с существующими сетями связи, особенности технического обслуживания и эксплуатации, распространенность технологических решений. Рассмотрим эти аспекты подробнее.

Стоимость оборудования определяется рядом факторов - как объективных, так и субъективных. К объективным факторам относятся сложность технологии производства, стоимость компонентов, объемы производства. К субъективным можно отнести маркетинговую политику поставщика оборудования и действия госорганов по регулированию рынка. Влияние субъективных факторов на стоимость производства плохо предсказуемо и не может являться основанием для объективной оценки.

Технология пассивных оптических сетей GPON позволяет увеличить пропускную способность сети, обеспечивает высокое качество передачи видеосигнала с предоставлением новых сервисов. Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных.

Цифровая телефония в рамках GPON дает возможность подключить несколько телефонных номеров. А номер не привязан к адресу проживания - в случае переезда его можно забрать с собой.предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной.

Услуги на базе GPON имеют достаточно широкий спектр применения с точки зрения функциональных возможностей и потребительских характеристик. Эта технология является стабильной и перспективной, удобной для пользователя.

Анализируя изложенный материал по технологиям PON, с учетом сравнительных характеристик технологий, перспектив на будущее развитие сетей широкополосного доступа, растущих потребностей клиентов и обеспечения высокоскоростной передачи данных, для реализации проекта была выбрана технология GPON.

Основное преимущество выбранной технологии GPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Также для GPON характерно повышение скорости передачи; полная поддержка DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) - механизма динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON; поддержка передачи потокового видео; простота установки и обслуживания.

2. Проектирование сегмента сети широкополосного доступа

2.1 Структура сети ШПД по технологии GPON

Оптическая сеть ШПД по технологии GPON состоит из трех основных частей (рисунок 2.1):

Станционный участок - это активное оборудование OLT, смонтированное на узле связи в помещении АТС.

Линейный участок - это волоконно-оптический кабель, шкафы, сплиттеры, коннекторы и соединители, располагающиеся на всем пространстве между станционным и абонентским участком.

Магистральный участок - это кабель, прокладываемый от кросса (ODF) на АТС в направлении территории с большой группой зданий (район, квартал) и завершающийся оптическим распределительным шкафом (ОРШ);