Материал: Проектирование сети PON

Проектирование сети PON

Реферат

В дипломном проекте разрабатывается тема "Проектирование современных услуг связи для нового района с использованием технологии PON в городе Архангельске”.

Дипломный проект содержит 107 страниц, из них: 34 рисунка и 20 таблиц.

Перечень ключевых фраз: цифровая абонентская линия, абонентская распределительная сеть, оптический кабель, оптический разветвитель, пассивная оптическая сеть, бюджет потерь.

В дипломном проекте производится расчёт участка сети PON ОАО "Ростелеком” для района города Архангельска на основе реальных исходных данных. Необходимо спроектировать эффективную сеть для предоставления современных телекоммуникационных услуг на основе качественного оборудования, заказываемого у зарекомендовавших себя с лучшей стороны поставщиков.

В рамках проекта проанализированы характеристики и возможности технологий xDSL и FTTx, PON, изучено оборудование для пассивных оптических сетей, определен метод расчета его параметров и получен показатель экономической эффективности реализуемого проекта.

Методы и результаты расчетов могут быть использованы при построении реальной сети в любом районе г. Архангельска, а также в других городах.

Содержание

Реферат

Введение

1. Технологии "последней мили”

1.1 Технологии xDSL

1.2 Технология FTTx

1.2.1 FTTN и FTTC

1.2.2 FTTB

1.2.3 FTTH

1.3 Технология PON

1.3.1 Топология "Точка-точка" (P2P). Обобщённая структура сети, построенной по топологии P2P, показана на рис.3

1.3.2 Топология "Кольцо”. Структура сети показана на рисунке 4

1.3.3 Дерево с активными узлами. Топология показана на рисунке 5

1.3.4 Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP). Топология показана на рисунке 6

1.3.5 Определение основных терминов PON

1.3.6 Принцип действия PON

1.3.7 Стандарты PON

1.4 Выводы

2. Проектирование сети PON

2.1 Описание района для проектирования

2.2 Определение списка подключаемых домов. Коэффициент охвата технологией PON

2.3 Проведение изыскательных работ

2.3.1 Обследование кабельной канализации

2.3.2 Обследование жилых домов

2.3.3 Обследование линейных вводов АТС

2.3.4 Изыскания по станционным сооружениям сети PON (оптический кросс высокой плотности и оборудование OLT)

2.4 Описание оборудования OLT Huawei MA5680T

2.5 Описание ONT

2.6 Решения высокой плотности монтажа оптических волокон ВОКС-Б

2.7 Проектирование магистральной и распределительной сети

2.8 Проектирование распределительной сети в доме. Подключение одного дома

2.8.1 Устройство ввода в жилой дом

2.8.2 Распределительная схема дома

2.9 Расчёт оптического бюджета

2.10 Оценка объема оборудования

2.11 Выводы

3. Обеспечение безопасности жизнедеятельности

3.1 Анализ характеристик объекта проектирования и трудовой деятельности

3.2 Мероприятия по эргономическому обеспечению работ

3.3 Мероприятия по технике безопасности

3.3.1 Оборудование строительных площадок

3.3.2 Монтажные работы

3.3.3 Техника безопасности при работах в кабельных колодцах

3.4 Мероприятия по обеспечению электробезопасности

3.6 Выводы

4. Технико-экономические расчёты

4.1 Расчет капитальных затрат

4.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов

4.3 Расчет доходов

4.4 Определение срока окупаемости

4.5 Выводы

4.6 Анализ технико-экономических показателей

Список сокращений

Заключение

Список литературы

Введение

Бурное развитие сети Internet, возрастающие скорости передачи данных на абонентском участке сети привели к необходимости разработки технологий, обеспечивающих высокие скорости доступа в сеть для конечного пользователя. Первым шагом в этом направлении была разработка семейства технологий xDSL, использующая существующую кабельную инфраструктуру, основанную на кабеле с медными жилами. Хотя эти технологии и обеспечивали мегабитные скорости доступа, качество предоставляемых услуг далеко не всегда было приемлемым для пользователя. Исправить эту ситуацию помогло внедрение на абонентском участке сети оптических кабелей, в которых используется оптическое волокно - качественно новая среда распространения сигнала. С помощью внедрения на сетях технологий FTTx и PON стало возможно предоставлять пользователям более качественные и современные услуги связи: высокоскоростной доступ в сеть Internet, IP-телефонию, IP-телевидение, видео по запросу и других услуг.

Предоставление услуг широкополосного доступа абонентам в г. Архангельске на данный момент в основном представлено технологией ADSL. Для поддержания конкурентоспособности компании и развития сети необходима модернизация абонентской сети с применением оптических технологий.

Целью данного дипломного проекта является решение задачи предоставления услуг широкополосного доступа жителям г. Архангельска на базе пассивных оптических сетей (PON). Разработка осуществляется на основе реальных данных.

В первой главе дипломного проекта изучены характеристики технологий xDSL и FTTx.

Во второй главе произведён расчёт и проектирование участка сети PON, выбрано и описано используемое на проектируемом участке оборудование PON (активное оборудование OLT, пассивное оборудование: ODF, разветвители и оптический кабель).

В третьей главе рассмотрены основные меры по обеспечению безопасности жизнедеятельности рабочего персонала при монтаже и обслуживании оптической сети.

В четвёртой главе произведен расчет капитальных затрат, которых потребует строительство сети, определены годовые затраты и доходы и рассчитан показатель экономической эффективности проекта.

оптическая сеть пассивная параметр

1. Технологии "последней мили”

Термином "последняя миля” [1] обозначают участок сети связи от телефонной (коммутационной) станции до абонентских оконечных устройств. Интерес к участку "последней мили” резко возрос в развитых странах в конце 80-х. начале 90-х. годов, когда, с одной стороны, стало ясно, что одни лишь услуги аналоговой телефонии перестали удовлетворять пользователей, а, с другой стороны, прошла модернизация и цифровизация магистральной сети и коммутационных станций, позволяющая удовлетворить потребность в новых услугах.

В настоящем дипломном проекте рассматриваются наиболее распространённые на данный момент проводные технологии "последней мили”: xDSL и FTTx.

1.1 Технологии xDSL

хDSL представляет собой семейство технологий высокоскоростного доступа к сетевым услугам по существующей медной абонентской телефонной линии [2]. В аббревиатуре хDSL символ "х" используется для обозначения конкретного типа технологии цифровой абонентской линии DSL (Digital Subscriber Line). Любой абонент, пользующийся в настоящий момент телефонной связью, имеет возможность с помощью технологий хDSL значительно увеличить скорость своего соединения, в первую очередь с сетью Интернет. Благодаря многообразию технологий DSL, пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. При этом скорость передачи данных зависит только от параметров и протяженности абонентской линии.

Абонентская линия имеет ограниченную полосу пропускания. С помощью соответствующих схем кодирования технологии хDSL позволяют достигать мегабитной скорости передачи данных.

Самой старой и наиболее медленной технологией из семейства xDSL является IDSL (цифровая абонентская линия IDSN), а наиболее быстрой и "молодой" - VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия). Между ними расположились другие технологии, в частности, технология HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) и технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия); последняя имеет наибольший потенциал на рынке массового потребителя.

Технологии DSL позволяют достичь высокой скорости передачи данных. Например, ADSL обеспечивает нисходящий поток данных 1,5 - 8 Мбит/с, а восходящий поток данных 640 Кбит/с - 1,5 Мбит/с. VDSL обеспечивает при выборе асимметричной схемы нисходящий поток данных 13 - 52 Мбит/с, а восходящий поток данных 1,5 - 2,3 Мбит/с (для симметричной VDSL скорость передачи данных составляет 13 - 26 Мбит/с). Скорость передачи данных при использовании технологий DSL зависит от расстояния; с увеличением расстояния скорость передачи данных уменьшается. Например, для ADSL при длине линии 3 км может быть достигнута скорость передачи более 8 Мбит/с, а для длины линии 6 км может быть достигнута скорость передачи данных 1,5 Мбит/с. Для VDSL эти цифры примерно такие: скорости 52 Мбит/с соответствует длина линии порядка 300 метров, а скорости 13 Мбит/с соответствует длина линии порядка 1,5 км. При этом данные технологии обеспечивают одновременно телефонную связь, высокоскоростной доступ в сеть Интернет, видео по запросу и один (для ADSL) или три (для VDSL) телевизионных канала качества DVD. Другие технологии DSL могут использоваться для передачи голоса и высокоскоростного доступа в сеть Интернет, но не подходят для передачи высококачественных видеосигналов в режиме реального времени.

Технологии DSL имеют определенные преимущества. Любой абонент, подключенный к телефонной сети общего пользования, имеет медную телефонную линию, которая может быть использована для развертывания линии передачи данных. То есть не требуется создавать новую кабельную инфраструктуру. Для работы системы необходимы только два устройства ADSL (на станции и в помещении пользователя) и витая пара проводов (к сожалению, следует учитывать, что характеристики линии DSL ухудшаются по мере увеличения расстояния от станции или ухудшения качества линии). Линия DSL обеспечивает надежное и постоянно установленное (в отличие от аналоговых модемов) соединение. По сравнению с другими технологиями доступа, DSL требует значительно меньших инвестиций при учете достигаемой скорости передачи данных.

Разнообразие технологий DSL позволяет использовать конкретную технологию для конкретной категории пользователей. В частности, асимметричная технология ADSL наилучшим образом подходит для частных пользователей, которые являются в большей мере потребителями информации, в то время как симметричные технологии больше подходят представителям бизнеса, для которых потоки передаваемой и принимаемой информации близки по объему. Кроме того, при использовании технологии ADSL сохраняется аналоговый телефон и/или канал основного доступа ISDN (BRI ISDN). Первое свойство позволяет сохранить обычную телефонную связь при повреждении оборудования ADSL, а второе позволяет защитить инвестиции оператора связи.

Хотя отсутствие необходимости в построении новой кабельной инфраструктуры для обеспечения абонентов услугами широкополосного доступа является неоспоримым преимуществом технологий xDSL, использование старых телефонных кабелей, проложенных в кабельной канализации, является и основным ограничивающим скорость доступа фактором. Связано это с тем, что при увеличении протяжённости линии её параметры ухудшаются. Следовательно, при больших скоростях доступа уменьшается максимально возможное расстояние до абонента.

1.2 Технология FTTx

Fiber To The X или FTTx [3] (англ.  <#"803662.files/image001.gif">

Рисунок 3 - Топология P2P

Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

1.3.2 Топология "Кольцо”. Структура сети показана на рисунке 4

Рисунок 4 - Топология "кольцо”

Кольцевая топология на основе SDH положительно зарекомендовала себя в магистральных телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит так же хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать, где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратиться в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществлялось бы путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную - "сжатых" колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети. Фактически главное преимущество кольцевой топологии - высокая отказоустойчивость и присутствие обходных маршрутов, сводится к минимуму.

1.3.3 Дерево с активными узлами. Топология показана на рисунке 5

Рисунок 5 - Топология "дерево с активными узлами”

Дерево с активными узлами - это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

1.3.4 Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP). Топология показана на рисунке 6

Рисунок 6 - Топология "дерево с пассивным оптическим разветвлением PON”

Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологию "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON. К одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии - сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Так, по оценкам компании NTT [5], конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращения длины оптического волокна практически нет. Более того, если расстояния до абонентов невелики, как в Японии, то с учетом затрат на эксплуатацию (в Японии это существенный фактор) оказывается, что PON с разветвителем в центральном офисе экономичнее, чем PON с разветвителем, приближенным к абонентским узлам.

Преимущества архитектуры PON:

·        отсутствие промежуточных активных узлов;

·        экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;

·        экономия волокон;

·        легкость подключения новых абонентов и

·        удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).

Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети. К недостаткам можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.