Тема: Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON

  • Вид работы:
    Диплом
  • Предмет:
    Информационное обеспечение, программирование
  • Язык:
    Русский
  • Формат файла:
    MS Word
  • Размер файла:
    52,48 Кб
Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON
Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Содержание

Реферат

Введение

Глава 1. Описание услуг широкополосного доступа

Глава 2. Обзор существующих технологий широкополосного доступа (xDSL, PON, беспроводной доступ)

2.1 Технология xDSL

2.2 Технология PON

2.3 Беспроводной доступ

Глава 3. Принципы технологии PON

.1 Общее описание особенностей технологии PON

.2 Типы пассивных оптических сетей

.3 Области применения PON, актуальность технологии, доступные сервисы

.4 Общее описание оборудования PON , функциональное описание

Глава 4. Проект по строительству сети абонентского доступа на технологии пассивной оптической сети

4.1 Общие данные

.2 Схема расположения распределительных участков

.3 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.44)

.4 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)

.5 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

.6 Спецификация оборудования, изделий и материалов

.7 Таблицы цветовых кодов

Заключение

Список литературы

Аббревиатуры и сокращения

Реферат

Тема дипломной работы - «Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON».

Работа состоит из четырех глав и посвящена особенностям построения сетей связи, базирующихся на технологии PON, описанию технологии PON, рассмотрению типов пассивных оптических сетей, перспективам развития технологии PON.

Ключевые слова: широкоплосный доступ, DSL (Digital Subcsriber Line), пассивные оптические сети (PON),сети доступа, топологии сетей доступа, приемопередающий модуль центрального узла OLT (optical line terminal), абонентский терминал ONT (optical network terminal), оптическое волокно, сплиттер, оптический разветвитель .

Целью дипломной работы является анализ услуг широкополосного доступа, а именно услуг, предоставляемых по технологии PON, анализ особенностей построения сетей PON , рассмотрение архитектуры сети и состава оборудования.

Рассмотренные в данной дипломной работе особенности технологии PON позволяют правильно подойти к проектированию и последующей физической реализации локальных сетей на ее основе с целью предоставления качественных услуг для конечного пользователя.

Введение

Телекоммуникационные технологии играют огромную роль во всех без исключения сферах современного общества, когда от скорости, качества и своевременной передачи информации зависит правильность принятия стратегически важных решений. Кроме того, телекоммуникационные системы исключительно важны в передаче и доведении до каждого члена общества политической, общественной, культурной, образовательной и другой информации. Отрасль связи выполняет важнейшую государственную функцию передачи информации для обеспечения политической и экономической безопасности страны, жизнедеятельности людей, общественного производства, управления на всех иерархических и территориальных уровнях.

В начале 90-х годов, с целью обеспечения передачи возрастающих объемов информации без необходимости построения совершенно новых сетей, были разработаны технологии семейства xDSL. Основной их особенностью и, несомненно, огромным плюсом было использование существующих сетей общего пользования - данное решение не требовало кардинальных изменений физической среды передачи, однако, накладывало существенные ограничения. Эти ограничения связаны с невозможностью обеспечить качественную передачу информации с высокой скоростью и на большое расстояние по существующей абонентской линии.

В большинстве российских городов, услуги по передаче данных до сих пор предоставляются на основе морально и технически устаревшей технологии, не способной обеспечить приемлемое качество услуг.

Важным прорывом за последние годы становится появление технологии PON - это предоставление услуг по оптическому волокну, а не по медным сетям, которые не отвечают требованиям сегодняшнего дня, а именно: не обеспечивают должного уровня качества; не имеют возможности одновременно предоставлять услуги большому количеству абонентов. Оптические же сети покрывают огромные расстояния, на основе технологии PON можно развивать телекоммуникационные сервисы и повышать качество услуг.

Целью данной дипломной работы является рассмотрение особенностей услуг широкополосного доступа и наиболее подробное изучение принципов технологии PON.

В первой главе дипломного работы рассмотрены этапы развития широкополосного доступа и услуги, которые предоставляются на его основе.

Во второй главе изучены существующие технологии широкополосного доступа (xDSL, PON, беспроводной доступ) и выявлены их основные особенности.

В третьей главе выполнен анализ технологии PON, рассмотрены разновидности сетей PON, область их применения, а также особенности архитектуры и оборудование, применяемое для построения таких сетей.

В четвертой главе представлен проект по строительству сети абонентского доступа на технологии пассивной оптической сети.


Глава 1. Описание услуг широкополосного доступа

Первым по-настоящему широкополосным (ШП) сигналом был сигнал цветного телевидения. Своё дальнейшее развитие широкополосный сигнал получил в распределительных телевизионных сетях, созданных по принципу «антенна на подъезд». Эта технология сохранилась в некоторых городах и по сей день, но в большинстве случаев ей на смену пришла система коллективного приема ТВ (СКПТ). В СКПТ сигнал с эфирных и спутниковых источников принимается по широкой полосе на головных станциях каждого района города и далее транслируется по коаксиальным сетям до конечных пользователей. Самым большим недостатком таких сетей является малая пропускная способность коаксиального кабеля и большой уровень различных «наводок».

С 90-х годов в широкополосных сетях стал использоваться оптический кабель. Помимо обеспечения наивысшей скорости широкополосного доступа, к его плюсам можно отнести малое погонное затухание сигнала (что позволило создавать как городские, так и междугородные сети связи), высокую помехозащищенность (малую подверженность электрическим помехам и шумам) и защищенность сетей от несанкционированного доступа. Прежде цена на оптический кабель и приемо-передающее оборудование для широкополосного доступа значительно превышали цену коаксиального аналога, поэтому для реализации широкополосного доступа некоторое время использовалась технология гибридных волоконно-коаксиальных сетей (ГВКС), которая объединяла разрозненные коаксиальные сети в одну крупную сеть. Сейчас для вновь строящихся широкополосных сетей решение лежит в рамках более широкого использования оптоволокна, учитывая снижение цен на оптическое оборудование и оптический кабель.

В зависимости от глубины проникновения оптоволокна от головной станции и узла передачи данных к абоненту, стали выделять ряд технологий широкополосного доступа. Технология FTTx (Fiber-to-the-x -оптическое волокно до точки X), название которой происходит от заглавных букв английского выражения Fiber-to-the-build/home, что означает «оптика в каждый дом». Этот термин применяется для сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит оптоволоконный кабель. Широкая полоса систем FTTx открывает новые возможности предоставления абонентам большего числа новых услуг.

Узел доступа FTTx можно разделить на две составляющие: активная часть (Ethernet-коммутатор, источник бесперебойного питания, контроллер мониторинга состояния узла) и пассивная часть (антивандальный шкаф, оптический кросс, вводно-распределительное устройство).

Все операторы, и фиксированные, и мобильные, начали гонку за скоростью передачи данных, все более активно внедряя услуги широкополосного доступа. У операторов мобильной связи на роль услуг широкополосного доступа «претендуют» сервисы 3G, у операторов фиксированной связи - широкополосный проводной доступ по технологиям xDSL, PON, которые превратились в массовую услугу, а также широкополосный беспроводный доступ, предоставляемый с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX. Характерно, что технология Wi-Fi активно используется и сотовыми операторами, как «широкополосное дополнение» к основному бизнесу. Нельзя не упомянуть и предоставляющих услуги ШПД операторов кабельного телевидения.

Операторы, имеющие сети широкополосного доступа, желая наполнить сети содержимым, внедряют варианты IPTV, которое смело можно отнести к контент-услугам, т. е. стирая грань между операторским и контент-провайдерским бизнесом.

Широкополосный доступ в Интернет называют также высокоскоростным доступом, что отражает сущность данного термина - доступ в Сеть на высокой скорости - от 128 кбит/с и выше. Сегодня, когда и 100 Мбит/с являются доступными для домашних абонентов, понятие «высокая скорость» стало субъективным, зависящим от потребностей пользователя. Но термин широкополосный доступ был введён во времена широкого распространения коммутируемого доступа (dial-up), когда соединение с Интернетом <#"justify">Глава 2. Обзор существующих технологий широкополосного доступа (xDSL, PON, беспроводной доступ)

Рассмотрим наиболее популярные в настоящее время технологии проводного и беспроводного широкополосного доступа.

.1 Технология xDSL

хDSL представляет собой семейство технологий высокоскоростного доступа к сетевым услугам по существующей медной абонентской телефонной линии, соединяющей телефонные станции с индивидуальными абонентами. Для организации линии DSL (Digital Subcsriber Line) используются именно существующие телефонные линии; данная технология не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии DSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

Телефонный аппарат воспринимает акустические колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Модем позволяет демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.

Рисунок 2.1. Технология xDSL

представляет собой технологию, которая исключает необходимость преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов.

В семействе xDSL объединены как симметричные, то есть имеющие одинаковую скорость приема и передачи, так и ассиметричные технологии, у которых скорость от абонента существенно ниже потока данных, поступающего к абоненту.

Асимметричные технологии

ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия. В данной технологии скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 - 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.

Варианты ADSL:

- R-ADSL - Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения - обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.

ADSL/R является сочетанием ADSL и запатентованной технологии фирмы Paradyne ReachDSL 2.2.

- ADSL2 и ADSL2+ (G.992.3, G.992.4 и G.992.5) были специально разработаны для того, чтобы достичь лучшей производительности на протяженных линиях и увеличить скорости передачи до 12 Мбит/с в одном направлении и до 1 Мбит/с - в другом. Стандарт ADSL2+ базируется на ADSL и позволяет увеличить частоту downstream-передачи с 1,1 до 2,2 МГц. Теоретически пиковая скорость передачи данных при использовании ADSL2+ может достигать 25 Мбит/с.

G.Lite (ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.

IDSL - ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN - обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL, также как и ISDN, использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

Cимметричные технологии

HDSL - High Bit-Rate Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия - со скоростями передачи данных 1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с. Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 - 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители.

HDSL2 - результат развития технологии HDSL, обеспечивает аналогичные HDSL характеристики, но по одной паре проводов.

SDSL - Single Line Digital Subscriber Line - однолинейная цифровая абонентская линия передает поток данных по двум проводам со скоростью до 2,048 Мбит/с на расстояние до 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.

SHDSL - Simmetric High Speed Digital Subscriber Line - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия - обеспечивает скорость передачи данных до 2,312 Мбит/с по двум проводам и вдвое большую скорость по четырем. Причем дальность передачи данных может быть достаточно большой (до 10 км).

VоDSL - Voice over DSL, т.е. "голос поверх DSL" - возможность реализации сети пакетной передачи, наложенной на существующую сеть доступа хDSL. У абонента ставятся интегрированные устройства доступа (IAD). Информация от абонента поступает в мультиплексор доступа DSLAM и далее на маршрутизатор Интернет и шлюз речевых сигналов, который обеспечивает взаимное преобразование телефонных сигналов сети доступа DSL в пакетном формате и сигналов с временным разделением каналов TDM коммутационной станции ТфОП. Полоса пропускания канала распределяется динамически между приложениями ее использующими. VoDSL является результатом конкурентной борьбы традиционных и альтернативных операторов связи. Оборудование VoDSL позволяет передавать от 2 до 16 речевых каналов поверх DSL линии.

VDSL - Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия - технология, которая может работать как в асимметричном, так и в симметричном режиме. В асимметричном режиме скорость "нисходящего" потока находится в пределах от 13 до 52 Мбит/с и "восходящего" - от 1,5 до 2,3 Мбит/с по одной медной паре телефонных проводов; в симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Однако максимальное расстояние передачи данных для этой технологии - 1300 м. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Проблема данной технологии - качество передачи голосовых сигналов: задержки, пропадание пакетов, которые очень зависят от качества канала и от величины Интернет трафика. Смягчает проблему настройка службы QoS, в которой речевой трафик имеет приоритетное значение, но при очень перегруженных каналах качество связи может ухудшаться.

Зависимость максимальной длины абонентской линии от скорости передачи представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Технология доступаСкорость передачи, Мбит/сДлина линии, кмSDSL0,753,6ADSL/HDSL2,04,8ADSL6,03,69,02,7VDSLSTM-12STM-1613,01,426,00,952,00,3

.2 Технология PON

Технология PON (Passive Optical Network) - технология пассивных оптических сетей. Распределительная сеть доступа основана на волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах и обеспечивает возможность высокоскоростной передачи различных приложений (голос, данные, видео). При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

Основная идея архитектуры PON - использование всего одного приемопередающего модуля OLT (Optical Line Terminal) для передачи информации множеству абонентских устройств ONT (Optical Network Terminal), так же называемых ONU (Optical Network ) и приема информации от них. Подробно данная технология будет рассмотрела в главе 3.

.3 Беспроводной доступ

Организация сети на базе беспроводных линий подобна структуре кабельной сети. Основное отличие заключается в том, что сигнал цифровых данных (например, содержащий запрошенную из сети Интернет информацию), модулируется в радиочастотный канал, по которому осуществляется передача на антенну, установленную

на здании пользователя. От антенны коаксиальный кабель идет к конвертеру, который преобразует сигнал из СВЧ-диапазона в частотный диапазон кабельного телевидения. После этого сигнал

поступает на модем, расположенный в помещении пользователя. Модем демодулирует входящий сигнал данных и направляет его на персональный компьютер или на ЛВС (рисунок 2.2.)

Рисунок 2.2. Беспроводной доступ

Технология беспроводной абонентской линии имеет несколько преимуществ по сравнению с альтернативными технологиями доступа. Беспроводные линии могут быть развернуты в тех местах, где из-за невозможности проведения работ, плотности или «древности» застройки просто не может быть проложена кабельная линия. Во-вторых, для определенных расстояний и расположения населенных пунктов организация беспроводного доступа может быть просто гораздо более

экономически эффективной по сравнению с альтернативными технологиями. Здесь необходимо учитывать и затраты труда, и длину абонентской линии. Стоимость кабельных систем в значительной мере зависит от расстояния между зданиями и от степени концентрации групп абонентов. В то же время стоимость беспроводных систем зависит в основном от стоимости абонентского оборудования, которое имеет тенденцию к удешевлению по мере совершенствования технологий. Тот факт, что радиосистемы обеспечивают охват определенной зоны, означает гораздо более легкое планирование сети по сравнению с кабельными системами. Беспроводные системы позволяют гораздо более оперативно реагировать на изменения потребностей и количества пользователей, в то время как планирование кабельных систем во многом базируется на предварительных оценках. На практике возможность использования спутников для доступа в Интернет и высокоскоростной передачи данных разделяется на решение двух больших задач - организация магистральных линий передачи данных и организация высокоскоростного доступа отдельных конечных пользователей. Под конечными пользователями следует понимать не только индивидуальных пользователей, но и большие корпорации, средние и малые предприятия, а также различные офисы. Спутниковые системы имеют несколько привлекательных черт с точки зрения предоставления услуг высокоскоростной передачи данных и доступа в сеть Интернет. Прежде всего - это экономическая эффективность для провайдера. Зона охвата спутника такова, что он может обслуживать очень большое количество абонентов. Причем стоимость организации обслуживания совершенно не зависит от географического положения пользователя в пределах зоны охвата спутника. Спутниковый канал может приниматься в любой точке зоны охвата, независимо от условий местности. Хотя спутниковые системы имеют много плюсов, позволяющих рассматривать их в качестве одной из технологий организации высокоскоростной передачи данных на «последней миле», имеются также и негативные аспекты. Спутниковые системы доступа имеют не самую высокую скорость передачи данных.

Теперь остановимся на некоторых конкретных технологиях беспроводного широкополосного доступа. Начнём с краткого рассмотрения двух достаточно известных. Среди множества технологий беспроводного доступа местная мультисотовая, «точка - многоточка» («point to multipoint»), система распределения сигналов LMDS (Local Multipoint Distribution System) является одной из систем, предоставляющих пользователю услуги широкополосного мультимедиа. LMDS работает в диапазоне частот (28…32) ГГц, выделенном Федеральной комиссией связи FCC США для работы систем широкополосного абонентского доступа. Эту систему иногда называют системой сотового КТВ («cellular cable TV»). Использование сотового принципа позволяет избежать многих проблем, связанных с условием прямой видимости, выполнение которого является обязательным в системе беспроводного широкополосного доступа MMDS. Несущие соседних сот имеют одинаковые номиналы частот, но разную поляризацию. LMDS способна обеспечить пользователя новыми видами услуг интерактивного мультимедиа, включая телефон и высокоскоростную передачу данных. Эта технология позволяет некоторым провайдерам (например, провайдерам услуг междугородной и международной связи), не имеющим собственной инфраструктуры абонентского доступа, предоставлять сравнительно недорого и очень быстро услуги связи пользователям из сферы бизнеса и индивидуальным пользователям. В архитектуре сети доступа LMDS так называемая «последняя миля» сети доступа является беспроводной. При этом антенна пользователя должна находиться в пределах прямой видимости LOS (Line of Sight) c сотовым узлом, подключённым к сети, обеспечивающей пользователя всеми необходимыми услугами связи.особенно хорошо подходит для городских условий с высокой плотностью населения, а, следовательно, и потенциальных пользователей, где малые габариты передатчика и малая площадь соты являются вполне приемлемыми и где благодаря этому цены за предоставляемые услуги являются привлекательными для пользователя. Однако столь малые размеры сот могут оказаться неприемлемыми в пригородных и сельских районах, где потребуется иметь большое число передатчиков для выполнения условия прямой видимости.

Другой достаточно известной системой широкополосного беспроводного доступа является многоканальная многоточечная или микроволновая многоточечная распределительная система абонентского доступа MMDS (Multichannel (Microwave) Multipoint Distribution System (Service)) Эта система очень похожа на LMDS, но работает в диапазоне частот 2,4 ГГц, причём рабочий диапазон частот MMDS ограничен по сравнению с LMDS. В настоящее время диапазон частот MMDS используется провайдерами кабельного телевидения (КТВ) для подачи широковещательного аналогового телевизионного сигнала пользователям через головные узлы сети КТВ. В результате процесса либерализации услуг связи этот диапазон частот открыт также для предоставления других услуг, включая телефон и множество интерактивных услуг.

В отличие от LMDS, MMDS менее чувствительна к внешним воздействиям в виде дождя и грозы. Поэтому требования к допустимому удалению от сотового узла являются менее строгими по сравнению с LMDS. Так, MMDS покрывает площадь в радиусе около 80 километров, в то время как LMDS имеет радиус действия не более 10 километров.

Полоса частот 2,2-2,7 ГГц в системе MMDS используется для передачи видеосигналов 33-х телевизионных каналов от передающих антенн к приёмным антеннам пользователей. Абоненты в пределах зоны радиусом около 50 километров могут принимать эти сигналы. При цифровой обработке и компрессии видеосигналов количество каналов может быть увеличено до 100-150.может использоваться для передачи как аналоговых, так и цифровых видеосигналов. Приём аналогового телевизионного сигнала требует относительно простой антенны, установленной на крыше дома пользователя, и Set top box, которая содержит преобразователь линейного телевизионного сигнала в видеосигнал и дескремблер. В случае цифрового варианта MMDS необходим более сложный и дорогой преобразователь. В производимом в настоящее время оборудовании MMDS предусмотрена возможность не только передачи телевизионных сигналов, но и предоставление услуг передачи речи и высокоскоростной передачи данных.

В качестве ещё одного примера технологий беспроводного широкополосного доступа остановимся на системе прямого спутникового вещания DBS (Direct Broadcast Satellite) Это новое поколение оборудования спутникового телевизионного вещания. При использовании цифровых методов преобразования и передачи телевизионных сигналов и малогабаритной приёмной антенны эта технология становится очень привлекательной для пользователей. Декодирование принятого в цифровом формате сигнала происходит в блоке разделения/объединения и преобразования сигналов оборудования пользователя STB (Set Top Box), имеющем встроенные интеллектуальные функции, которые обеспечивают предоставление множества новых услуг - таких, как интерактивное телевидение и предоставление информации по требованию.

Технология прямого спутникового вещания BSS (Broadcast satellite servises) работает в части Кu - диапазона, занимая спектр частот 12,2 - 12,7 ГГц. Пользователи DBS могут принимать 150 - 200 видеоканалов, используя компрессию типа MPEG - 2. Кроме передачи видео, некоторые провайдеры сетевых услуг планируют широкополосную передачу данных в Кu - диапазоне. Современные системы DBS поддерживают передачу данных от сети Интернет к абоненту со скоростью до 400 Кбит/с, а для передачи сигналов управления от абонента к сети используют стандартный канал тональной частоты (тч).

Глава 3. Принципы технологии PON

.1 Общее описание особенностей технологии PON

Разработка оптического волокна с его практически неограниченной пропускной способностью, открыла дверь для массового внедрения магистральных и городских волоконно-оптических сетей. Использование волоконно-оптического кабеля вместо медного позволило существенно уменьшить стоимость оборудования и эксплуатации и значительно увеличило качество обслуживания (QoS). На этих основаниях происходит переход от медных кабельных систем к системам FTTC (Fiber-To-The-Curb), когда волокно доходит до оптического распределительного узла, одного на несколько зданий, далее - к системам FTTB (Fiber-To-The-Building), когда волокно доходит до конкретного здания, и, наконец, к системам FTTH (Fiber-To-The-Home), когда волокно заводится в квартиру пользователя. На данный момент в России осуществляются все перечисленные системы. На рисунке 3.1. представлена типичная сеть FTTx.

Рис. 3.1. Типичная сеть FTTx

Fiber-to-the-Cabinet (FTTCab) - Волокно-в-распределительный шкаф

Fiber-to-the-Curb (FTTC) - Волокно-в-колодец/распределительную уличную тумбу/шкаф и т.п.

- Fiber-to-the-Home (FTTH) - Волокно-в-дом

Fiber-to-the-Premises (FTTP) - Волокно-в-помещение

Fiber-to-the-Office (FTTO) - Волокно-в-офис

- Fiber-to-the-User (FTTU) - Волокно-к-пользователю и т.д.

Как известно, в активной оптической сети для распределения оптического сигнала используются активные сетевые устройства - коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В результате работы этих устройств трафик попадает именно к тому пользователю, которому он адресован, т.е. имитируется соединение «точка-точка». Трафик, поступающий от пользователей в обратном направлении, не претерпевает коллизий за счет буферизации пакетов в активном оборудовании. В технологии пассивных оптических сетей PON, не используется активное оборудование для построения сети. Поэтому пассивная оптическая сеть реализует топологию «точка-многоточка», позволяя по одному оптическому волокну предоставлять услуги доступа 32 отдельным пользователям, а в некоторых случаях - даже 128.

Суть технологии PON заключается в том, что между приемопередающим модулем центрального узла OLT (optical line terminal - терминал оптической линии) и удаленными абонентскими узлами ONT (optical network terminal - оптический сетевой терминал) создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. Архитектура описанной сети представлена на рисунке 3.2.


Рис. 3.2. Архитектура PON сети.

В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) - компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Один приемопередающий модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств ONT. Число ONT, подключенных к одному OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки. OLT обеспечивает передачу голоса и данных (прямой поток) на длине волны 1490 нм, a ONT обеспечивает обратный поток на длине волны 1310 нм, что позволяет осуществлять передачу в обоих направлениях по одному волокну без взаимного влияния сигналов. Еще одна длина волны - 1550 нм - используется для передачи видеосигнала.


Рис. 3.3. Длины волн и сервисы в FTTx сети

Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальные расписания по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC. В обратном направлении, т.е. к OLT, PON сеть представляет собой сеть типа много точек - одна точка. Для предотвращения коллизий в передаче данных, прибывающих на разветвитель одновременно от различных ONT, применяется множественный доступ с разделением по времени (TDMA). TDMA позволяет отправлять данные от каждого ONT на OLT в определенный промежуток времени. OLT выделяет временной слот каждому ONT для передачи данных, и таким образом пакеты, приходящие от различных ONT не конфликтуют друг с другом.

Сегодня приемлемая цена в комбинации с широкими возможностями делает технологию PON весьма привлекательной, экономичной и способной обеспечить высокую пропускную способность. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.

.2 Типы пассивных оптических сетей

В семействе сетей PON существует несколько разновидностей, отличающихся, в первую очередь, базовым протоколом передачи.

Таблица 3.1.

НазваниеСтандарт (Рекомендация)APON (ATM PON)Рекомендации ITU-T G.983.xBPON (Broadband PON)Рекомендации ITU-T G.983.xEPON (Ethernet PON)Стандарты IEEE 802.3ah/ IEEE 802.3avGPON (Gigabit PON)Рекомендации ITU-T G.984.x

Первой в середине 90-х годов была разработана технология APON, которая базировалась на передаче информации в ячейках структуры ATM со служебными данными. В этом случае обеспечивалась скорость передачи прямого и обратного потоков по 155 Мбит/с в симметричном режиме или 622 Мбит/с в прямом потоке и 155 Мбит/с в обратном в асимметричном режиме. Во избежание наложения данных, поступающих от разных абонентов, OLT направлял на каждый ONU (Optical Network Unit - оптический сетевой блок) служебные сообщения с разрешением на отправку данных. В настоящее время APON в своем первоначальном виде практически не используется.

Дальнейшее совершенствование этой технологии привело к созданию нового стандарта - BPON. Здесь скорость прямого и обратного потоков доведена до 622 Мбит/с в симметричном режиме или 1244 Мбит/с и 622 Мбит/с в асимметричном режиме. Предусмотрена возможность передачи трех основных типов информации (голос, видео, данные), причем для потока видеоинформации выделена длина волны 1550 нм. BPON позволяет организовывать динамическое распределение полосы между отдельными абонентами. После разработки более высокоскоростной технологии GPON, применение BPON практически утратило смысл чисто экономически.

Успешное использование технологии Ethernet в локальных сетях и построение на их основе оптических сетей доступа предопределил разработку в 2000 г. нового стандарта - EPON. Такие сети, в основном, рассчитаны на передачу данных со скоростью прямого и обратного потоков 1 Гбит/с на основе IP-протокола для 16 или 32 абонентов. Исходя из скорости передачи, в статьях и литературных источниках часто фигурирует название GEPON - Gigabit Ethernet PON, которое также относится к стандарту IEEE 802.3ah. Дальность передачи в таких системах достигает 20 км. Для прямого потока используется длина волны 1490 нм, 1550 нм резервируется для видео приложений. Обратный поток передается на 1310 нм. Во избежание конфликтов между сигналами обратного потока применяется специальный протокол управления множеством узлов MPCP (Multi-Point Control Protocol). В GEPON поддерживается операция обмена информацией между пользователями (bridging).

Для операторов, строящих большие разветвленные сети с системами резервирования, наиболее удачной считается технология GPON, скорость передачи которой - 1244 Мбит/с и 2488 Мбит/с в асимметричном режиме и 1244 Мбит/с в симметричном режиме. За основу был принят базовый протокол SDH - Synchronous Digital Hierarchy (а точнее на протоколе GFP - General Framing Procedure) со всеми вытекающими преимуществами и недостатками. Возможно подключение до 32 или 64 абонентов на расстоянии до 20 км (с возможностью расширения до 60 км). GPON поддерживает как трафик ATM, так и IP, речь и видео (инкапсулированные в кадры GEM - GPON Encapsulated Method), а также SDH. Сеть работает в синхронном режиме с постоянной длительностью кадра. Линейный код NRZ - Non Return to Zero со скремблированием обеспечивают высокую эффективность полосы пропускания. Единственным серьезным недостатком GPON является высокая стоимость оборудования.

Сравнительная таблица по характеристикам трех видов PON представлена ниже.

Таблица 3.2.

ХарактеристикиBPONEPON/GEPONGPONСкорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с622/155, 622/6221000/10001244/1244, 2488/1244, 2488/2488Базовый протоколATMEthernetSDH /GFPЛинейный кодNRZ8B10BNRZМаксимальное число абонентов3232 (64)32 (64)Максимальный радиус сети, км2010 (20)20Длина волны, прямой/обратный поток (видео), нм1490/1310 (1550)1490/1310 (1550)1490/1310 (1550)Динамический диапазон, дБ:- класс А5-205-20- класс В10-2510-25- класс С15-3015-30Интерфейс РХ-10 (10 км)5-20Интерфейс РХ-20 (20 км)10-24

Следующим эффективным шагом по увеличению скорости передачи построенных систем PON является применение систем оптического уплотнения WDM - Wavelength Division Multiplexing (WDM PON). В Рекомендации ITU-T G.983.2 описана возможность передачи сигналов на выделенных для каждого абонента длинах волн. В сети передается общий поток, а каждый абонентский терминал имеет оптический фильтр для выделения своей длины волны. Технически возможно обеспечить производительность системы со скоростями около 4-10 Гбит/с по каждому каналу. После такой реконструкции провайдеры получат возможность настраивать пропускную способность в соответствии с требованиями клиента и успешно добавлять или удалять устройства ONU без вмешательства в общую систему. Отдельные разновидности PON имеют свои преимущества и недостатки, но в целом BPON, основанный на платформе АТМ, уже не обеспечивает высокую скорость передачи и практически не имеет перспектив. Технология GPON удачная для сетей большой протяженности и емкости. Базовая платформа SDH обеспечивает хорошую защиту информации в сети, широкую полосу пропускания и другие преимущества. Однако более сложное и дорогостоящее оборудование хорошо окупается при высокой степени загрузки.

В GEPON, в отличие от GPON, отсутствуют специфические функции поддержки TDM, синхронизации и защитных переключений, что делает эту технологию самой экономичной из всего семейства. Особенно это касается небольших операторов, ориентированных на IP-трафик и IPTV. К тому же предполагается дальнейшее развитее этого ряда - 10GEPON (по аналогии с 10 Gb Ethernet). Поэтому из-за наилучшего соотношения цена/качество при среднем размере сети, в нашей стране вариант GEPON получил наибольшее распространение. Как показано в таблице 3.3 , для PON имеется несколько различных технологий.

Таблица 3.3.

ТипAPON (PON c ATM)BPON (широкопол. PON)GPON (Gigabit-PON)EPON (Ethernet PON)ПротоколАТМАТМАТМАТМ и СЕМEthernet+FECСтандартITU-T G.983.1 (вкл. Поправку1)ITU-T G.983.3ITU-T G.983.1 (Поправка 2)ITU-T G.984IEEE 802.3 ahАрхитектураСимметричная: FTTCab/B/C/H Ассиметричная: FTTCab/B/CСимметричная: FTTCab/B/C/H Ассиметричная: FTTCab/B/CСимметричная: FTTCab/B/C/H Ассиметричная: FTTCab/B/CСимметричная: FTTCab/B/C/H для многоквартирных домов(MDU), FTTBдля бизнеса Ассиметричная: FTTCab C/H/B-MDU1000BASE-PX10 1000BASE-PX20 СервисыТелекоммуникационные услуги для малого бизнеса, телеконсультаций и т.п. Симметричная: FTTCab C/H/B Цифровые широковещательные услуги, видео-по-требованию, Интернет, дистанционное обучение, телемедицина и т.п. Ассиметричная: FTTCab C/H/B Голос: FTTCab C/H/BГлос/Данные/Видео/Дополнительные цифровые услуги (ADS)/Будущие сервисыГолос/ДанныеВещание, эл. почта, обмен файлами, дистанционное обучение и т.п. Симметричная: FTTCab C/H/B-MDU/Business Услуги цифрового вещания, видео-по-требованию, загрузка файлов и т.п. Ассиметричная: FTTCab C/H/B-MDU Голос: FTTCab C/H/B-MDU/Business xDSL: FTTCab CУслуги «три-в-одном»Тип волокнаITU-T G.652 (одно или два волокна)ITU-T G.652 (одно волокно)ITU-T G.652 (одно или два волокна)ITU-T G.652 (одно или два волокна)1000BASE-PX10: одно 1000BASE-PX20: два (тип волокна не определён)Макс. физич. расст. (ONT-OLT)20 км20 км20 км10 км (лазерные диоды Фабри-Перо для 1244.16 МБ/с и выше) 20 км (с различными типами волокон) 1000BASE-PX10:10 км 1000BASE-PX20:20 кмДелениеДо 32До 32До 32До 1281:16 До 32Диапазон длин волнОдно волокно: Прямой поток: 1480-1580 нм Обратный поток: 1260-1360 нм Два волокна: 1260-1360 нмПрямой поток: 1260-1360 нм (АТМ-PON) Обратный поток и/или прямой поток: диапазон 1360-1480 Диапазон 1,5 мкм: Основной диапазон: 1480-1500 нм (прямой поток АТМ-PON) Расширенный диапазон: (1)1539-1565нм(ADS) (2) 1550-1650 нм (услуги видео)Одно волокно: Прямой поток: 1480-1580 нм Обратный поток: 1260-1360 нм Два волокна: 1260-1360 нмОдно волокно: Прямой поток: 1480-1580 нм Обратный поток: 1260-1360 нм Два волокна: Прямой/Обратный 1260-1360 нм1000BASE-PX10 «три-в-одном» Прямой поток: 1490 нм+ PIN Rx Обратный поток: 1300 нм (недорогая PF оптика PIN Rx) 1000BASE-PX20 Прямой поток: 1490 нм+APD Rx Обратный поток: 1300 нм (DFB оптика+ PIN Rx)Скорости передачиСимметричная: 155,52/622,08 МБ/с Ассиметричная: Прямой поток: 622,08 МБ/с Обратный поток: 155,52 МБ/сСимметричная: 155,52/622,08 МБ/с Ассиметричная: Прямой поток: 622,08 МБ/с Обратный поток: 155,52 МБ/сСимметричная: 155,52/622,08 МБ/с Ассиметричная: Прямой поток: 622,08/1244,16МБ/с Обратный поток: 155,52/622,08 МБ/с1244,16/ 2488,32 МБ/с Ассиметричная: Прямой поток: 1244,16/ 2488,32 МБ/с Обратный поток: 155,52/622,08/ 1244,16 МБ/сСимметричная 1,25 ГБ/с/BPON

В середине 90-х годов общепринятой была точка зрения, что только протокол ATM способен гарантировать приемлемое качество услуг связи QoS между конечными абонентами. Поэтому FSAN, желая обеспечить транспорт мультисервисных услуг через сеть PON, выбрал за основу технологию ATM. В результате в октябре 1998 года появился первый стандарт ITU-T G.983.1, базирующийся на транспорте ячеек ATM в дереве PON и получивший название APON (ATM PON). Далее в течение нескольких лет появляется множество новых поправок и рекомендаций в серии G.983.x скорость передачи увеличивается до 622 Мбит/c. В марте 2001 г. появляется рекомендация G.983.3, добавляющая новые сущности в стандарт PON:

передачу разнообразных приложений (голоса, видео, данные) - это фактически позволило производителям добавлять соответствующие интерфейсы на OLT для подключения к магистральной сети и на ONT для подключения к абонентам;

расширение спектрального диапазона - открывает возможность для дополнительных услуг на других длинах волн в условиях одного и того же дерева PON, например, широковещательное телевидение на третьей длине волны (triple play). За расширенным таким образом стандартом APON закрепляется название BPON (broadband PON). APON сегодня допускает динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) между различными приложениями и различными ONT и рассчитан на предоставление как широкополосных, так и узкополосных услуг.

Оборудование APON разных производителей поддерживает магистральные интерфейсы: SDH (STM-1), ATM (STM-1/4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, видео (SDI PAL), и абонентские интерфейсы E1 (G.703), Ethernet 10/100Base-TX, телефония (FXS). Из-за широковещательной природы прямого потока в дереве PON и потенциально существующей возможности несанкционированного доступа к данным со стороны ONT, которому эти данные не адресованы, в APON предусмотрена возможность данных в прямом потоке с использованием техники шифрования с открытыми ключами. Необходимости в шифровании обратного потока нет, поскольку OLT находится на территории оператора.

EPON

В ноябре 2000 года комитет LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает специальную комиссию под названием Ethernet на первой миле (EFM, Ethernet in the first mile) 802.3ah, реализуя тем сам пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet. Параллельно идет формирование альянса EFMA (Ethernet in the first mile alliance), который создается в декабре 2001 г. Фактически альянс EFMA и комиссия EFM дополняют друг друга и тесно работают над стандартом. Если EFM концентрируется на технических вопросах и разработке стандарта в рамках IEEE, то EFMA больше изучает индустриальные и коммерческие аспекты использования новой технологии. Цель совместной работы - достижение консенсуса между операторами и производителями оборудования и выработка стандарта IEEE 802.3ah, полностью совместимого с разрабатываемым стандартом магистрального пакетного кольца IEEE 802.17.

Комиссия EFM 802.3ah должна стандартизировать три разновидности решения для сети доступа:

EFMC (EFM copper) -решение точка-точка с использованием витых медных пар. На сегодняшний день работа по этому стандарту завершена. Из двух альтернатив, между которыми развернулась основная борьба - G.SHDSL и ADSL+ - выбор был сделан в пользу G.SHDSL.

EFMF (EFM fiber) -решение, основанное на соединении точка-точка по волокну. Здесь предстоит стандартизировать различные варианты: дуплекс по одному волокну, на одинаковых длинах волн, дуплекс по одному волокну, на разных длинах волн, дуплекс по паре волокон, новые варианты оптических приемопередатчиков.

EFMP (EFM PON) -решение, основанное на соединении точка-многоточка по волокну. Это решение, являющееся, по сути, альтернативой APON, получило схожее название EPON. Аргументы в пользу технологии EPON подкрепляются ориентацией сети Internet исключительно на протокол IP и стандарты Ethernet.

GPON

Архитектуру сети доступа GPON (Gigabit PON) можно рассматривать как органичное продолжение технологии APON. При этом реализуется как увеличение полосы пропускания сети PON, так и повышение эффективности передачи разнообразных мультисервисных приложений. Стандарт GPON ITU-T Rec. G.984.3 GPON был принят в октябре 2003 года.предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, поддерживает как симметричную битовую скорость в дереве PON для нисходящего и восходящего потоков, так и ассиметричную и базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol - общий протокол кадров), обеспечивая инкапсуляцию в синхронный транспортный протокол любого типа сервиса (в том числе TDM). Исследования показывают, что даже в самом худшем случае распределения трафика и колебаний потоков утилизация полосы составляет 93% по сравнению с 71% в APON, не говоря уже о EPON.

Если в SDH деление полосы происходит статично, то GFP (generic framing protocol), сохраняя структуру кадра SDH, позволяет динамически распределять полосу.

Сравнение технологий APON, EPON, GPON.

В таблице 3.4 представлен сравнительный анализ этих трех технологий.

Таблица 3.4.

ХарактеристикиAPON(BPON)EPONGPONИнституты стандартизацииITU-T SG15/FSANIEEE/EFMAITU-T SG15/FSANДата принятия стандартаоктябрь 1998июль 2004октябрь 2003СтандартITU-T G.981.xIEEE 802.3ahITU-T G.984.xСкорость передачи, Прямой/обратный поток, МБ/с 155/155 622/155 622/6221000/10001244/155,622,1244 2488/622,1244,2488Базовый протоколATMEthernetSHDЛинейный кодNRZ8B/10BNRZМаксимальный радиус сети, км2020 (>30)20Макс. число абонентских узлов на одно волокно321664 (128)ПриложениялюбыеIP, данныелюбыеКоррекция ошибок FECпредусмотренанетнеобходимаДлины волн прямого/обратного потоков, нм1550/1310 (1480/1310)1550/1310 (1310/1310)1550/1310 (1480/1310)Динамическое распределение полосыестьподдержкаестьIP-фрагментацияестьнетестьЗащита данныхшифрование открытыми ключаминетшифрование открытыми ключамиРезервированиеестьнетестьОценка поддержки голосовых приложений и QoSвысоканизкаявысока

3.3 Области применения PON, актуальность технологии, доступные сервисы

Международный союз электросвязи (ITU) обратил спецификации FSAN в рекомендации. В 1998 году спецификации FSAN для ATM-PON стали международным стандартом и были приняты ITU как рекомендации G.983.1.

В 2001 году был сформирован Совет FTTH, призванный поддержать развитие FTTH в Северной Америке и выступать в роли консультанта для законодательства США. В результате это привело к появлению в 2001 году акта о доступе к Интернету и широкополосным услугам, который обеспечил налоговые льготы для компаний, которые инвестируют в широкополосное оборудование следующего поколения.

В 2003 году Федеральная комиссия связи США (FCC) отменила требования по развязыванию цен на FTTx сетях (обязательство RBOC разрешать CLEC использовать свою сеть) делая, таким образом, эту технологию более привлекательной для основных операторов. Это означает, что RBOC могут инвестировать в волоконную инфраструктуру на последней миле, без обязательства предоставлять ее своим конкурентам, что должно побудить к массовому развертыванию FTTx сетей. По некоторым оценкам размер рынка составляет один миллиард долларов только для RBOC компаний.

Как результат всех этих последних действий, интерес к FTTx увеличился экспоненциально:

1.малый бизнес и абоненты жилого сектора требуют большую пропускную способность и большее количество услуг

2.FTTx имеет большую пропускную способность оптического волокна и предлагает большое разнообразие услуг (передачу данных, телефонию, видео) за умеренную плату, из-за того что большое количество конечных пользователей совместно используют пропускную способность одного волокна, и потому что все полевое оборудование является пассивным.

3.новые стандарты, которые были установлены ITU и институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) значительно улучшили унифицированность, емкость, выживаемость, безопасность и гибкость PON открыли возможность широкомасштабной экономии и резкого снижения стоимости, которые невозможно было представить до этого.

4.теперь FTTx предлагается многими типами операторов: традиционными операторами местной связи (ILEC) и региональными операторами, сельскими операторами связи (RLEC), компаниями, предоставляющими коммунальные услуги, муниципалитетами и т.д.

В таблице 3.5 приведены возможные сервисы, которые могут быть обеспечены с помощью PON.

Таблица 3.5.

Данные - высокоскоростной Интернет; - данные корпоративных пользователей; - частные линии; - Frame Relay; - соединения АТМ; - интерактивные игры; - системы безопасности и мониторинга; - будущие сервисыPOTS - одна или несколько телефонных линийВидео- цифровое и аналоговое широковещательное видео - телевидение высокой чёткости (HDTV) - видео-по-требованию (VоD) - интерактивное TV/платное TVдля triple play

Большинство крупных российских операторов фиксированной связи сегодня выбирают технологии PON с целью внедрения широкополосных услуг, и прежде всего triple play.

Вектор развития современного рынка услуг связи все более смещается от количественного показателя, ориентированного на увеличение емкостных показателей к качественному, нацеленному на расширение сетевых возможностей. Если еще 10-15 лет назад основной задачей телекоммуникационного рынка России было удовлетворение спроса на услугу телефонии, а наиболее важным показателем развития сетей связи считался уровень телефонной плотности, то сегодня эта проблема в основном решена, и дальнейшее развитие телекоммуникаций связывается с расширением спектра предоставляемых услуг. Всё возрастающая конкуренция за конечного пользователя не только со стороны операторов фиксированной связи, но и операторов мобильных сетей, сетей передачи данных, сетей кабельного ТВ требует эффективных маркетинговых и технических решений по созданию новой сетевой инфраструктуры. Одним из таких решений для операторов фиксированной связи является triple play - в техническом плане это означает создание универсальной сетевой инфраструктуры, ориентированной на массовое предоставление комплекса широкополосных услуг связи. Переход к новой концепции сетевого развития на основе NGN предполагает кардинальную модернизацию инфраструктуры существующих сетей связи и требует серьезных инвестиций. Среди наиболее затратных этапов - создание инфраструктуры сети доступа. До последнего времени при модернизации сетей доступа основным постулатом было максимальное сохранение существующей инфраструктуры, что для оператора фиксированной связи, как правило, означало максимальное сохранение существующих абонентских линий. Достигалось это за счет внедрения xDSL-технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии и сделать доступным предоставление таких ресурсоемких услуг, как широкополосный доступ в Интернет, IPTV, VoD и др.

Таким образом, на основе существующей кабельной инфраструктуры доступа качественное и массовое предоставление услуг triple play становится проблематичным и перед оператором встает задача поиска новых технологических решений по созданию современной инфраструктуры доступа. Важная составляющая этой задачи - выбор физической среды передачи. В настоящее время распространены три типа линий связи - на основе металлического кабеля, волоконно-оптического кабеля и радиотракта. При этом металлический кабель уступает волоконно-оптическому как по техническим характеристикам, так и по стоимости. Радиотракт эффективен с точки зрения скорости развертывания и стоимости, но его слабое место - пропускная способность. Кроме того, он требует получения разрешений на использование, а это увеличивает стоимость внедрения и, что еще важнее, - эксплуатации. Поэтому самым привлекательным решением для оператора фиксированной связи оказывается использование волоконно-оптических структур. беспроводной оптическая сеть абонентский

На сегодняшний день наиболее известны пять технологий PON, развивающиеся в двух направлениях. Первое - эволюционная ветка решений на основе протокола ATM, включающая в себя технологии APON, BPON и GPON, второе - эволюционная ветка на базе Ethernet-решений, куда входят технологии EPON и GEPON. Эволюционное развитие PON-технологий описаны в п.п 3.2., поэтому сразу обратимся к верхним ступеням их развития - GPON и GEPON.

Технология GPON разработана под эгидой ITU-T и стандартизована в рекомендации G.984, принятой в 2005 г., технология GEPON создавалась в рамках IEEE и регламентируется стандартом 802.3ah, принятым в 2004 г.

Отметим, что в разных источниках, в целом одинаково определяющих GPON, по-разному описаны возможности GEPON3, 4. Наиболее серьезные разночтения встречаются при определении коэффициента разветвления, покрываемого расстояния, поддержки механизмов обеспечения QoS, безопасности и технической эксплуатации (OAM). Коэффициент разветвления в GPON определяется рекомендацией G.984 и не может превышать 1:128. На рынке сегодня доступны решения с коэффициентом разветвления 1:32, реже - 1:64. В GEPON стандарт не определяет максимальный коэффициент разветвления, на практике же используются в основном решения с коэффициентом 1:32 и в отдельных реализациях 1:64. Поддержка механизмов QoS на физическом уровне опирается на механизмы динамического распределения полосы (DBA). Реализации DBA в GEPON и в GPON различны с точки зрения стандартов, но практически идентичны в функциональном плане и регламентируют правила распределения общей полосы между абонентским окончанием (ONT) в сегменте (дереве) PON, а также обеспечивают гарантированную и максимально доступную полосу для каждого ONT. Приоритезация различных типов трафика для GEPON полностью соответствует стандартам сетей Ethernet (802.1p, DSCP), так как GEPON обеспечивает передачу IP-пакетов без какой-либо инкапсуляции.

В GPON реализация механизмов QoS зависит от технологии, применяемой для передачи информации, и может базироваться как на АТМ-, так и на GEM-протоколе. И в том и в другом случае показатели качества обслуживания лучше, чем при использовании протоколов Ethernet. Однако если через сеть доступа GPON не передаются потоки Е1, то такая функциональность становится избыточной, поскольку и со стороны IP-сети оператора, и со стороны абонента приоритезация трафика осуществляется в соответствии со стандартами сетей Ethernet. При этом сеть доступа GPON с точки зрения QoS становится обособленным фрагментом, и если переход от IP QoS к АТМ QoS был отработан производителями на DSLAM, то протокол GEM является новым для сетей передачи данных и нужно обратить внимание на корректную обработку QoS в точках подключения к GPON-сети.

Таблица 3.6. Технические характеристики технологий GPON и GEPON

ХарактеристикаGEPON (IEEE 802.3ah)GPON (ITU-T G.984)Скорость физическая: upstream/downstream, Гбит/с 1,25/1,25 1,25/2,5Коэффициент разветвления1:16/1:32/1:641:32/1:64/1:128Скорость при разветвлении 1:32 upstream/downstream, Гбит/с 0,91/0,96 1,1/2,3Кодирование, бит128128ПротоколEthernetATM или GEMДальность действия, км10/2020БезопасностьAES (up/downstream)AES (только downstream)Обеспечение QoSDBA+802.1pDBA+ATM или GEMOAM IEEE 802.3ah OAMOMCI, FCAPS в соответствии с ITU-T G.984Транспорт TDMCircuit Emulation поверх EthernetATM ,GEM или Circuit Emulation поверх Ethernet

Поддержка функций безопасности и OAM в GPON - неотъемлемая часть стандарта G.984. В стандарте IEEE 802.3ah такие функции в явном виде не прописаны, однако это не означает, что они не поддерживаются. Дело в различных подходах к стандартизации: ITU-T в G.984 определяет все атрибуты технологии, а IEEE - только функциональность, необходимую для реализации Ethernet-сети «точка-многоточка», которой, по сути, и является дерево GEPON. Методы OAM и другие протоколы более высокого уровня уже определены в стандартах IEEE для Ethernet-сетей.

Заметим, что для GEPON использование 128-битного шифрования возможно как в направлении downstream, так и upstream, что вызвано необходимостью защиты легко читаемых при перехвате IP-пакетов, передаваемых в Ethernet-сети. Для сетей GPON благодаря применению ATM- или GEM-инкапсуляции распознавание информации в этом случае затруднительно, поэтому 128-битное шифрование применяется только для downstream.

Итак, основные технические преимущества GPON перед GEPON - более высокая скорость в потоке downstream и более эффективные механизмы для передачи трафика сетей с коммутацией каналов (TDM). Технология GEPON не имеет явных технических преимуществ перед GPON, но она значительно проще и понятнее 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 downstream по сравнению с абонентом сети GEPON. То есть при коэффициенте разветвления 1:32 абонент GPON получит полосу 73 Мбит/с, а абонент GEPON - 30 Мбит/с, а при распределении 1:64 - соответственно 36 Мбит/с и 15 Мбит/с. Таким образом, технологии GPON и GEPON предоставляют пользователю практически одинаковый ресурс при условии, что в одном PON-дереве сети GPON вдвое больше пользователей. Но так как основная часть стоимости системы приходится на оптические модемы, а эффект от уменьшения количества волокон и портов на OLT за счет перехода от разветвления 1:32 к 1:64 сглаживается усложнением распределительной сети, то в реальных сетях для обеих технологий обычно используется распределение 1:32.

При анализе эффективности использования ресурса следует отметить еще один аспект. В настоящее время для построения ядра мультисервисной сети применяются, как правило, решения на базе Ethernet, которые используют стандартные интерфейсы в 1 Гбит/c и 10 Гбит/c. Технология GEPON, базирующаяся на 1 Гбит/с-потоках, значительно лучше адаптирована к организации взаимодействия с интерфейсами подключения к оборудованию ядра сети, чем технология GPON, использующая нестандартные для Ethernet 2,5/1,25 Гбит/c-потоки. В предельном случае, если от оборудования OLT реализуется одно PON-дерево, для поддержки его в GEPON потребуется 1 Гбит/c-интерфейс в направлении ядра, а в технологии GPON - три таких интерфейса.

GPON и GEPON для triple play

Проанализируем возможности технологий GPON и GEPON 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 (0,3 Мбит/c). То есть общий ресурс на одного пользователя составляет порядка 28 Мбит/c, при условии, что он пользуется всеми сервисами одновременно. Такой профиль услуг может поддерживаться в одном PON-дереве как для 32 пользователей GEPON, так и для 64 пользователей GPON. На самом же деле передаваемый в многопользовательском режиме (Multicast) трафик, включающий трафик IPTV, в дереве PON для каждого пользователя не дублируется, поэтому все абоненты одного дерева PON могут одновременно смотреть все транслируемые в нем IPTV-каналы. В результате услуги IPTV фактически не налагают ограничений на коэффициент разветвления, а реальная полоса, доступная абоненту, значительно шире. В GEPON реализация режима Multicast в дереве PON, стандартизованная IEEE, базируется на обработке пакетов с Multicast-адресами и близка к технологиям, применяемым в Ethernet-сетях. В GPON поддержка Multicast в дереве PON стандартизована ITU-T только для ATM-протокола. При использовании GEM каждый производитель GPON реализует режим Multicast, базируясь на различных дополнениях к протоколу GEM, разрабатываемых самостоятельно либо на основе сторонних патентов.

Помимо технических характеристик технологий, при выборе того или иного решения важными, а зачастую и определяющими, 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, поэтому рассмотрим подробнее объективные факторы.

С точки зрения технологии производства решения GEPON более простые, поскольку базируются на уже отработанных технологиях производства оборудования для Ethernet-сетей и менее требовательны к параметрам используемых компонентов. Компоненты технологии Ethernet значительно дешевле компонентов ATM, что определяется как большими объемами производства (решения Ethernet используются в каждом ПК), так и менее жесткими требованиями к поддержке параметров на уровне элементной базы. Например, требования к параметрам лазеров, используемых в GEPON, в несколько раз ниже, чем в GPON. Программное обеспечение для Ethernet-решений также дешевле в силу своей массовости и универсальности.

Что касается объемов производства конечного продукта, т.е. ONT и OLT, то сегодня на каждый продаваемый ONT для GPON приходится 10 ONT для GEPON5. Для определения перспективного объема производства можно использовать данные о потенциальном объеме рынка каждого из решений. Для GPON в настоящее время основными являются рынки Северной Америки и частично Европы. Технология GEPON распространена в Юго-Восточной Азии (Япония, Китай, Корея и др.), Латинской Америке и частично Европе. При сравнении численности населения в каждой из этих групп видно, что аудитория потенциального распространения GEPON в несколько раз выше, чем у GPON. В любом случае по объективным показателям стоимость производства решений для GEPON оказывается ниже, чем для GPON, что и подтверждается рыночной ценой на оборудование: для решений GEPON она примерно вдвое ниже, чем для GPON. С другой стороны, эти сравнения относятся к стоимости активного оборудования (ONT и OLT), а при создании инфраструктуры доступа существенная доля затрат приходится на линейно-кабельные сооружения, которые, как было показано, технологией GPON используются в два раза эффективнее. Проанализируем возможности развития этих технологий.

GPON или GEPON?

Технология GEPON базируется на стандартах Ethernet, которые уже работают со скоростями 10 Гбит/c и имеют приемлемую стоимость. Разработан стандарт 10GEPON и эволюция платформ GEPON до 10 Гбит/c скорости передачи. Исследования ITU-T в части развития GPON показали нецелесообразность увеличения скорости в одной длине волны. Поэтому исследования ITU-T связаны с WDM-PON, где каждый ONT работает на своей длине волны, что позволяет в несколько раз увеличить общую скорость передачи.

Решения GEPON используют достаточно простые процедуры конфигурирования и управления, во многом аналогичные процедурам, выполняемым в обыкновенных Ethernet-сетях. Специалистов, занимающихся администрированием Ethernet-сетей, на рынке труда достаточно, и они легко могут освоить администрирование решений PON. Решения GPON, в свою очередь, базируются на совокупности технологий SDH, ATM/GEM и Ethernet, что предъявляет повышенные требования к администрированию сетевой инфраструктуры в целом и к эксплуатирующему персоналу в частности.

Таким образом, выбор в пользу решения GPON или GEPON в условиях конкретной сети связи должен определяться не только параметрами пропускной способности, но и рядом других аспектов, которым на начальном этапе придают мало значения, что затем негативно сказывается на эксплуатации и развитии сети.

Преимущества архитектуры PON:

отсутствие промежуточных активных узлов;

экономия волокон в абонентских оптических кабелях;

экономия оптических приемопередатчиков в центральном узле;

легкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).

возможность предоставления трех видов информации (согласно концепции Triple Play) - голоса, видео и данных;

отсутствует необходимость электропитания сетевых элементов (кроме оконечных);

небольшие затраты на обслуживание;

возможность динамического расширения полосы - увеличение скорости передачи работающих абонентов за счет неработающих в данный момент;

дальнейшее увеличение скорости передачи (до 10 Гбит/с) и выше без замены оборудования линейного тракта (оптические кабели, разветвители, соединители);

последующая возможность значительного увеличения скорости передачи для каждого пользователя за счет применения технологии оптического мультиплексирования (CWDM или DWDM).

.4 Общее описание оборудования PON , функциональное описание

Оборудование линейной части

Линейная часть состоит из оборудования и компонентов, расположенных между СО и помещениями абонента. Она включает в себя как оптические, так и не оптические компоненты сети и представлена на рисунке 3.4.


Рисунок 3.4. Оборудование линейной части

Оптические компоненты составляют оптическую распределительную сеть (ODN), которая включает в себя: волоконно-оптические кабели, WDM мультиплексоры, соединительные шнуры, сварные соединения, коннекторы, разветвители и оконечные терминалы. Не оптические компоненты включают в себя: уличные тумбы, колодцы, патч-панели и различное вспомогательное оборудование.

Оборудование линейной части включает следующее:

Волоконно-распределительные модули (или патч-панели) в СО;

Волоконно-оптические кабели.

Питающие кабели составляют участок между СО и первым разветвителем. Распределительные волокна связывают разветвитель с оконечными терминалами, расположенными рядом с абонентами. Оконечные кабели соединяют отдельные ОNT с оконечными терминалами.

Примечание: вследствие влияния Рэлеевского рассеяния, макро- и микроизгибов и т.п., волоконно-оптические кабели вносят потери (затухание) сигнала, которые пропорциональны их длине. На рисунке 3.5. показано затухание типичного оптического волокна.


Рисунок 3.5. Спектральное затухание

Волоконно-распределительный хаб включающий шкафы, тумбы, муфты (воздушные или в грунте), разветвитель(и), патч-панели

Оконечные терминалы

Коннекторы: SC/APC (с углом 80для уменьшения отражений, типичные потери 0,5 дБ)

Разветвители

Устройство, используемое в PОN, работающее в двух направлениях и имеющее один входной порт и несколько выходных портов называется разветвителем. Входящий оптический сигнал (прямой поток) распределяется между выходными портами, что позволяет многим пользователям совместно использовать одно оптическое волокно и, следовательно, пропускную способность. В обратном направлении оптические сигналы от многих ONT объединяются в одном волокне.

Разветвители являются пассивными устройствами, т.к. они не требуют внешнего источника питания. Они являются широкополосными и вносят потери из-за того, что они разделяют мощность входного (прямого) потока. Эти потери называются потерями на разветвителе или коэффициентом деления, которые обычно выражаются в дБ и зависят в основном от количества выходных портов.

Таблица 3.7. Зависимость коэффициента деления от количества портов

Количество портовПотери на разветвителе (дБ) (исключая коннекторыи дополнительные потери разветвителя)234689161232156418

Разветвитель также добавляет приблизительно те же потери и для сигналов, следующих в обратном направлении.

В зависимости от сетевой топологии в FTTx сети может располагаться один разветвитель или несколько разветвителей соединенных каскадами. В настоящее время рекомендациями ITU-T С.983 разрешается деление до 32, а рекомендации G.984 увеличивают это значение до 64 делений.

Разветвители могут иметь различные формы и размеры в зависимости от применяемой технологии изготовления, представлены на рисунке 3.6. Наиболее часто встречающиеся типы это плоский волновод (обычно для большого количества ветвлений), сварные биконические разветвители (FBT) (обычно для малого количества ветвлений). Оба типа изготавливаются для монтажа в муфту.

Рисунок 3.6. Разветвители

Активное оборудование включает следующее:

Видео оборудование (передатчик) и легированный эрбием волоконный усилитель (EDFA), применяемый для предварительного усиления видеосигнала перед вводом в WDM мультиплексор

ONT, его источник питания и резервное питание, которые расположены в помещениях абонента.

К активному оборудованию относятся оконечные оптические блоки: станционный (OLT) и абонентский.

В качестве OLT возможно использование одного из двух оконечных комплектов BBS4000+ и BBS1000+, которые отличаются количеством подключаемых абонентов и некоторыми функциональными особенностями.

Оптические кабели и муфты для PON.

Согласно требованиям Рекомендации ITU-T G.983, для строительства PON должны применяться кабели с одномодовыми оптическими волокнами типа G.652 или совместимые с ними (например, G.657А).

Поскольку PON использует оптические кабели, прокладываемые на различных участках (магистральный, распределительный, абонентский) и в различных условиях (в канализации, подвеска на опорах, в зданиях абонентов), то и конструкции кабелей для этой сети могут отличаться достаточно сильно.

Конструкции кабелей определяются, в первую очередь, условиями прокладки кабеля (прокладка в грунт, в кабельную канализацию, подвеска на опорах, прокладка во внутренних каналах и стояках здания и т.п.), а также необходимым числом волокон. Здесь лишь коротко отметим, что при числе волокон до 12…24 экономически целесообразно использование кабелей с однотрубчатым сердечником (типа UT), а при большем количестве - с модульным сердечником (типа LT). При подземной прокладке кабеля принципиально важно иметь защиту от грызунов (обычно - броня из стальной гофрированной ленты) и попадания влаги (толстая полиэтиленовая оболочка, влагозащитный барьер, гидрофобное заполнение сердечника), а также от растягивающих усилий, случайных механических повреждений и других факторов. Для подвесных оптических кабелей очень важным является стойкость к растягивающим усилиям (обеспечивается подбором несущего троса или другими силовыми элементами) и перепадам температур (обеспечивается, в основном, материалом и конструкцией наружной оболочки). К основным требованиям к кабелям, прокладываемым внутри помещений, относятся: нераспространение горения (применяются не поддерживающие горение оболочки) и гибкость, а также легкость, защита от случайных ударов, растягивания, скручивания, сдавливания.

В таблице 3.8. указаны факторы, которые воздействуют на оптические кабели, проложенные в различных условиях и конструктивные методы защиты от них.

Таблица 3.8.

Условия прокладкиОсновные воздействующие факторыКонструктивные методы защитыНепосредственно в грунтАтаки грызуновБроняРастягивающее усилиеПродольные силовые элементыСлучайные ударыБроняПроникновение влагиВлагозащитный барьер, гидрофобный заполнительРаздавливающее усилиеКонструкция сердечника, броняВ кабельной канализацииПроникновение влагиВлагозащитный барьер, гидрофобный заполнительРастягивающее усилиеПродольные силовые элементыСкручиваниеНаружная оболочкаАтаки грызуновБроня, прокладка в защитных трубкахПодвеска на опорахРастягивающее усилиеПродольные силовые элементыПерепады температурОболочкиПроникновение влагиВлагозащитный барьер, гидрофобный заполнительСлучайные ударыБроня, оболочки, арамидные нити Ультрафиолетовое облучениеНаружная оболочкаКабельные вводы в домВозгораниеОболочка из LSZH или PVCАтаки грызуновБроняПроникновение влагиВлагозащитный барьерРастягивающее усилиеПродольные силовые элементыВнутри помещенийВозгораниеОболочка из LSZH или PVCИзгиб с малым радиусомОболочкиРастягивающее усилиеАрамидные нитиСлучайные ударыОболочки, арамидные нитиРаздавливающее усилиеОболочки, арамидные нити

При соединении длин кабеля между собой или в местах разветвления кабельных линий устанавливаются кабельные муфты. Их основная задача - разместить и защитить соединения оптических волокон. Конструкции муфт содержат сплайс-кассеты, в которых размещаются сварные соединения в защитных термоусаживаемых гильзах. Внутри кассет, с допустимым радиусом изгиба (не менее 30 мм), укладывается запас оптических волокон. Корпус муфты должен защищать волокна и сростки от проникновения влаги, механических и климатических воздействий.

По расположению вводов различают проходные муфты (кабельные вводы сделаны с противоположных сторон) и тупиковые (вводы с одной стороны). Конструкция корпуса также может быть плоской или круглой. Выбор типа корпуса муфты во многом определяется условиями ее установки. Плоские муфты, например, удобнее крепить к стенам в подвалах, на чердаках домов, в колодцах. Тупиковые муфты удобны при подводе кабеля с одной стороны, например, для установки на опорах (осветительных, контактной сети транспорта и др.) с помощью металлической скобы или для крепления на стенах с помощью металлического кронштейна. Проходные муфты больше пригодны для прокладки в грунт в колодцах кабельной канализации (укладка на консолях), а также для воздушных кабелей при подвеске на несущем тросе с помощью специальных скоб.

Кабельные вводы в муфты должны быть герметизированы надежно, не зависимо от перепадов наружных температур, доступа влаги и других долговременного влияющих факторов. Наиболее популярна организация ввода с помощью термоусаживаемых трубок. Усадка производится достаточно быстро и, при правильном выполнении всех операций, обеспечивает надежную герметичность вводов. Однако усадку желательно производить специальным монтажным феном, для чего еще требуется электропитание. В крайнем случае, применяется горелка, что предполагает работу с открытым пламенем. Другой способ предполагает использование герметизирующей ленты, которая наматывается на наружную оболочку кабеля в месте его ввода в муфту. После зажима накидной гайки на вводной втулке мягкая лента заполняет все свободное пространство в месте ввода, надежно его герметизируя. Такой способ не требует горячих методов монтажа, но здесь важна аккуратность и тщательность проведения монтажных операций. Кроме того, муфты с такими вводами не желательно использовать в местах постоянного воздействия влаги.

Кроссовые и распределительные устройства для PON.

Введенные в здания оптические кабели прокладываются по внутренним стоякам и каналам и заканчиваются подключением к оконечным кабельным устройствам (боксам). В боксах производится соединение волокон оптических линейных кабелей с соединительными кабелями или шнурами, подключающимися к абонентским терминалам (ONU). В оптических боксах также может производиться разветвление кабельных линий.

Оптические боксы конструктивно состоят из закрываемого корпуса с кабельными вводами, внутри которого размещаются сплайс-кассеты. В корпусе также имеются отверстия с уплотнителями для вывода соединительных шнуров (пигтейлов, патч-кордов) или одноволоконных кабелей. Боксы могут содержать панель для установки разъемных адаптеров.

Способ размещения боксов зависит от реальных условий в помещениях заказчиков. Устройство может располагаться как в технических нишах, шкафах, так и просто крепиться к стенам, балкам, опорам, колоннам во всех доступных помещениях.

При выборе нужной конструкции в первую очередь следует учитывать количество выводимых одноволоконных кабелей (или шнуров), а также тип их соединений с линейным оптическим кабелем. При сварных соединениях сростки размещаются прямо в сплайс-кассете, а при разъемных - бокс должен содержать лицевую панель с необходимым числом адаптеров. В зависимости от конкретного места и способа установки подбирают габариты боксов и материал корпуса (см таблицу 3.9.)

Таблица 3.9. Оптические боксы

Тип боксаМатериал корпусаТип кас- сетыЧисло кассетЧисло сварных соединенийЧисло гильз в комп-лектеЧисло выводов для шнуров (адаптеров)Габариты, ммв ко-мпле-ктемакс.в одной кассетемакс.FOB-AM <#"justify">С другой, станционной стороны, оптические кабели подключаются к оптическим кроссовым устройствам, обычно устанавливаемым в 19-дюймовые стойки. Обычно такие станционные оптические боксы (ODF, Optical Distribution Frame) конструктивно состоят из корпуса с кабельными вводами, набором сплайс-кассет, организаторов для укладки модульных трубок кабелей и шнуров, и винтовых стоек для крепления металлических силовых элементов. Во фронтальной части корпуса крепятся лицевые панели с адаптерами для разъемов необходимого типа.

Оптические соединительные шнуры для PON.

Оптические шнуры являются важным элементом PON, поскольку используются в большом количестве и обычно на участках, где происходят различные манипуляции по перекоммутации. Таким образом, от их параметров передачи и надежности во многом зависит качественная работа всей сети.

Для соединения между двумя оптическими портами оборудования используются соединительные шнуры, оконеченные с двух сторон (патч-корды) диаметром 3 мм. Поверх волокна накладывается слой арамидных волокон и плотная наружная оболочка из поливинилхлорида (PVC) или негорючего малодымного безгалогенного пластиката (LSZH).

Для подключения оптических кабелей к оконечному или распределительному оборудованию применяются шнуры с одним коннектором и одним свободным волокном (пигтейлы). В них используются волокна в плотном покрытии диаметром 0,9 мм без наружной оболочки.

Технология пассивных оптических сетей, на сегодняшний день, является одной из наиболее развитых и совершенных для обеспечения абонентского доступа к трем основным типам информации (телефонии, передачи данных и телевидения). На сегодняшний день PON не является какой-то экзотической оптической технологией, а работает во многих областных и районных центрах страны. За последние несколько лет разработано достаточное количество надежных пассивных компонентов, а большой ассортимент активного оборудования OLT и ONU позволяет применять их для сетей различного типа, масштаба и передачи информации различных видов. Важно и то, что PON продолжает развиваться. Совершенствуется программное обеспечение OLT и его функциональные характеристики. Разрабатывается новый стандарт по расширенной версии PON (до 60 км).

Глава 4. Проект по строительству сети абонентского доступа на технологии пассивной оптической сети

Строительство оптической сети абонентского доступа в Санкт-Петербурге на базе технологии PON в зоне АТС-756

.1 Общие данные

Настоящий проект по строительству сети абонентского доступа на новой технологии пассивной оптической сети (PON - Passive Optical Network) выполняется в связи с масштабными планами ОАО «Ростелеком» провести реконструкцию существующих абонентских сетей, построенных на морально и физически устаревших кабелях с медными жилами. Строительство современной оптической сети обеспечит возможность прокладки в каждую квартиру оптической линии и подключение качественных услуг телефонной связи, высокоскоростного доступа в Интернет и цифрового телевидения.

Данный раздел рабочего проекта «Строительство оптической сети абонентского доступа в Санкт-Петербурге на базе технологии PON в зоне АТС-756» разработан на основании:

1.Задания на разработку проекта;

2.Исходных данных и согласований;

3.Технической документации фирм-поставщиков оборудования, изделий и материалов;

Данный проект содержит решения по построению распределительной сети при организации пассивной оптической сети (PON) от АТС-756 к существующим жилым домам по адресам:

Солдата Корзуна ул., д. 44;

- Солдата Корзуна ул., д. 42;

Солдата Корзуна ул., д. 48.

В распределительную сеть PON входят участки сети от оптического распределительного шкафа (ОРШ) к этажным оптическим распределительным коробкам (ОРК) в трех домах. Схемы распределительной сети содержат решения по домовой прокладке оптических кабелей, по размещению ОРШ и ОРК непосредственно в жилых домах.

Схемы распределительной сети согласованы Петербургским филиалом ОАО «Ростелеком».

Процент охвата технологией PON в жилом доме - 100% квартир, что обеспечивает возможность подключения любой квартиры в доме к проектируемым ОРК.

Схемы распределительных сетей разработаны в соответствии со следующими основными положениями:

ВОК по зданию проектируется в негорючей оболочке.

ОРК в подъездах предусматриваются к установке на стене.

Оптические разветвители (сплиттеры) резервируются по волокну.

Резерв оптических волокон в распределительных кабелях к сплиттерам 1:32 предусмотрен из расчета 1 ОВ на 2-3 сплиттера.

Прокладка проектируемого ВОК по подвалу и стенам с пробивкой межэтажных перекрытий предусмотрена в трубе из самозатухающего ПВХ пластика с креплением скобами.

От межэтажных каналов до ОРК предусмотрены пластиковые кабель-каналы с креплением на стене.

Установку ОРШ необходимо произвести на 1 этаже в подъезде №4 по адресу ул. Солдата Корзуна, д. 44 в соответствии с привязкой.

Заземление бронированного ОК предусмотрено в ОРШ путем присоединение металлической брони оптического кабеля к системе уравнивания потенциалов в жилом доме. Шкаф ОРШ имеет внутри два болта заземления. На один болт заводится провод ПВЗ-1х16 мм2 в желто-зеленой изоляции от шины PEN главного вводно-распределительного щита (ГРЩ) дома. Провод ПВЗ-1х16 мм2 прокладывается в гибкой гофрированной трубе по трассе совместно с телекоммуникационным кабелем по подвалу. Трасса прокладки уточняется по месту. Металлический бронепокров оптического кабеля заземляется в шкафу ОРШ на второй болт заземления. Перед проведением монтажных работ проверить систему повторного заземления PEN проводника на ГРЩ. Сопротивление контура должно быть не более 4 Ом для напряжения ~ 380В.

Перечень оборудования, изделий, материалов и кабелей, предусматриваемых в данном разделе, представлен в спецификации. Все изделия имеют необходимые Декларации о соответствии, приведенные в отдельном томе материалов по проектированию.

.2 Схема расположения распределительных участков ОРШ 756-063 представлена на чертеже 4.1

Чертеж 4.1. Схема расположения распределительных участков ОРШ 756-063

№ п/пНаименование работЕд. изм.Кол-воОПС-012ТОПС-004ТПрокладка кабеля, в том числе:м105,0150,01В канализации на участках:ул. Солдата Корзуна, д.44 - ул. Солдата Корзуна, д.42м45,0ул. Солдата Корзуна, д.44 - ул. Солдата Корзуна, д.48м90,02По зданиямм60,060,0

Примечание: кабель в канализации взят с учётом 5,7% на монтаж и укладку в колодцах

.3 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.44)

Чертеж 4.2. Схема кабельного ввода распределительной сети ОРШ 5 эт.80 кв.

Условные обозначения:

- ящик протяжной

- проектируемый трубопровод

П-25 П-50 - полиэтиленовые трубы диаметром 25, 50 мм

- количество жилых квартир на этаже

-оптическая распределительная коробка(ОРК) со сплиттером 1:32

-оптическая распределительная коробка(ОРК)

ОРК-12/4 - ОРК типоразм5ером 12 с 4- мя разъемами CS

Примечание: Распределительный кабель предусматривается к прокладке в существующем стояке; при отсутствии возможности - устанавливается параллельно второй закладной вертикальный трубопровод (проектом учтено)

Таблица 4.1. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.44)


Чертеж 4.3. План расположения оборудования: ул. Солдата Корзуна, д.44 подъезд №4 этаж 1

Чертеж 4.4. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРК

Примечание: цветовые коды модулей и волокон ВОК указаны в отдельной таблице.




Чертеж 4.5. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРШ №756-063 ул. Солдата Корзуна, д.44


.4 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)

Чертеж 4.6. Схема кабельного ввода распределительной сети ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42) 9 этажей 251 квартира


Таблица 4.2. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)


Чертеж 4.7. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРК




.5 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

Чертеж 4.8. Схема кабельного ввода распределительной сети 5 эт. 70 кв.

Условные обозначения:

Оптический распределительный шкаф ОРШ

Таблица 4.3. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

Чертеж 4.9. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРК ул. Солдата Корзуна, д.48 5 этажей 70 квартир


.6 Спецификация оборудования, изделий и материалов







4.7 Таблицы цветовых кодов







Таблица соответствия цветовых кодов волокон и модулей ВОК

Примечание: кабели типа ОБГ имеют однотрубчатую конструкцию (один модуль)

Заключение

Данная дипломная работа посвящена применению оптических решений для организации широкополосного фиксированного доступа. Используя оптические технологии, а именно технологии PON, возможна организация высокоскоростных потоков 1 - 2,4 Гбит/с до абонента. Оптические технологии постоянно совершенствуются и удешевляются. Однако, медная витая пара по-прежнему широко используется на небольших расстояниях для соединения центральных распределительных узлов с абонентами.

Технология волокно-в-дом (Fiber-to-the-home - FTTH) представляет собой привлекательное решение для обеспечения широкополосных подключений между центральным офисом, жилыми помещениями или малыми и средними предприятиями и фирмами. FTTH является экономичным решением из-за применения пассивных оптических сетей (PON). Эти системы подчиняются тем же базовым принципам, что и обычные волоконно-оптические сети, таким образом, это позволяет использовать для строительства и обслуживания то же самое оборудование.

В процессе работы подробно рассмотрены основные моменты, касающиеся технологии PON, которая позволяет обеспечивать высокого оборудования исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку оптического кабеля и эксплуатацию кабельной сети.

Также проведён краткий анализ существующих технологий широкополосного доступа. На основании изученного материала разработан проект по строительству сети абонентского доступа, основанного на технологии пассивной оптической сети.

Список литературы

1."Пассивные оптические сети PON Часть 2. Ethernet на первой миле", И.И. Петренко, Р.Р. Убайдуллаев, к.ф.-м.н., 2014 год

2.МСЭ-Т G.983.1 Оптические системы широкополосного доступа, базирующиеся на пассивной оптической сети (PON).

3.Журнал Сети и телекоммуникации, статья « Пассивные оптические сети: свыше гигабита в активе», #4, 2013.

4.IEEE, IEEE Std 802.3, "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications," March 2002.

5.IEEE 802.3ah OAM Helps Bridge Ethernet Management Gap <#"justify">Аббревиатуры и сокращения

- General Framing Procedure - общая процедура разбиения на кадр, которая обеспечивает адаптацию асинхронного трафика данных на основе кадров переменной длины к байт-ориентированному трафику SDH с минимальными задержками и избыточностью заголовков.

Код 8B/10B 8 бит кодируются 10-битным символом. Здесь 4-кратная избыточность (28=256; 210=1024), т.к. 256 возможных входных значений кодируются 1024 выходными. Этот код обеспечивает стабильное соотношение 0 и 1 в выходном потоке, не зависящем от входных данных. Это свойство актуально для лазерных оптических передатчиков. От данного соотношения зависит их нагрев и при колебании степени нагрева увеличивается количество ошибок приема. Применяется в гигабитной сети на оптоволокне.

WDM - Wavelength Division Multiplexing - технология для добавления двух или более оптических сигналов с разными длинами волн, передающихся одновременно по одному волокну и разделяемых на дальнем конце по длинам волн. Наиболее типичные приложения (2- канальный WDM) комбинируют длины волн 1310 нм и 1550 нм в одном волокне.

СЕМ - Метод инкапсуляции GPON

EEC - Прямая коррекция ошибок

ATM - Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных

QoS - Quality of Service - качество обслуживания - этим термином в области компьютерных сетей <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C> называют вероятность того, что сеть связи соответствует заданному соглашению о трафике, или же, в ряде случаев, неформальное обозначение вероятности прохождения пакета <http://ru.wikipedia.org/wiki/IP-%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82> между двумя точками сети.

FSAN - full service access network. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON с тем, чтобы производители оборудования и операторы, могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации, как ITU-T, ETSI и ATM форум.

LAN - Local Area Network - Локальная вычислительная сеть.

MAN - Metropolitan area network - Городская вычислительная сеть.

WAN - Wide Area Network - Глобальная компьютерная сеть.

GEPON - 10 Gigabit Ethernet PON. Верхняя граница пропускной способности 10 Гб/с. Поддерживается как симметричный (10 Гб/с в обоих направлениях), так и асимметричный (10 Гб/с в нисходящем потоке и 1 Гб/с в восходящем) режимы.

MxU обозначает гостиницы, многоквартирные дома - MDU и деловые центры - MTU с множеством офисов, принадлежащих разным компаниям.

RBOC <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/rboc.html> - Regional Bell Operating Company - региональная телефонная компания системы Bell.

CLEC <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/clec.html> - competitive local exchange carrier - конкурирующий поставщик местных телефонных услуг.

ILEC - Incumbent Local Exchange Carriers - традиционные операторы местной связи.

POTS <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/pots.html> - plain old telephone service - обычная старая телефонная связь.

OAM - Operation, Administration and Maintenance - система технической эксплуатации, технического обслуживания и административного управления.

DSCP - Differentiated Services Code Point - точка кода дифференцированных услуг - это поле в заголовке IP <http://ru.wikipedia.org/wiki/IP> пакета, которое используется в целях классификации передаваемой информации.

GEM - GPON Encapsulation Method

DSLAM - Digital Subscriber Line Access Multiplexer - мультиплексор <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5> доступа цифровой абонентской линии xDSL <http://ru.wikipedia.org/wiki/XDSL>.

OMCI - ONT Management and Control Interface - используется OLT для контроля ONT

FCAPS - модель Международной организации по стандартизации <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BF%D0%BE_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8> (ISO <http://ru.wikipedia.org/wiki/ISO>), в которой отражены ключевые функции администрирования и управления сетями <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C%D1%8E>: (F) Fault Management / Управление отказами

(C) Configuration Management / Управление конфигурацией

(A) Accounting Management / Учёт

(P) Performance Management / Управление производительностью

(S) Security Management / Управление безопасностью

SDTV - Standard-definition television - Телевидение <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> стандартной четкости

HDTV - High-Definition Television - Телевидение высокой чёткости

VoD - Video on Demand - Видео по запросу

Backbone - магистральный канал передачи данных - высокоскоростная линия, соединяющая сетевые сегменты в единую систему. Осуществляет транспортировку данных на скоростях в сотни и тысячи мегабит/сек <http://your-hosting.ru/terms/b/bps/>, обслуживая другие, менее производительные, каналы связи <http://your-hosting.ru/terms/c/cl/>.

MPEG - Moving Picture Experts Group - Экспертная группа по движущемуся изображению - группа специалистов, сформированная международной организацией ISO <http://ru.wikipedia.org/wiki/ISO> для выработки стандартов сжатия и передачи цифровой видео и аудио информации.

Ku-диапазон - диапазон частот <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%BD_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82> сантиметровых длин волн <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B>, используемых в спутниковом телевидении <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>. По определению IEEE <http://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE>, этот диапазон простирается от 12 до 18 ГГц электромагнитного спектра <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80> (длины волн <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B> от 2,5 до 1,67 см). В спутниковой связи к этому диапазону также относят часть X-диапазона <http://ru.wikipedia.org/wiki/X-%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%BD>: в этом случае диапазон Ku- лежит между 10,7 и 18 ГГц.

STM - Synchronous Transport Module - Синхронный транспортный модуль - основной формат сигнала или единицы данных в SDH <http://ru.wikipedia.org/wiki/SDH>, используемый для передачи данных по оптическим (реже электрическим или радиорелейным) сетям. Скорость STM-1 составляет 155,52 Мбит/с.

Похожие работы

 

Не нашел материала для курсовой или диплома?
Пишем качественные работы
Без плагиата!