Проектирование GPON сетей

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Построение трассы между оптическим линейным терминалом и оптическими сетевыми окончаниями

Рисунок 1- Схемы организации связи сети GPON

При построении сети, кабели были проложены в грунт, эта технология была использована, на существенных расстояниях, где не было возможности прокладки кабеля по воздуху между зданиями, в близи зданий кабель тянулся по воздуху.



2. Выбор оптических компонентов сети PON

2.1 Выбор оборудования OLT

ZyXEL OLT-1308H

Характеристики:

8 GEPON-интерфейсов (разъем SC-типа), с поддержкой до 64 ONUs на каждом порту

Длина волны: 1.31 um для канала upstream & 1.49 um для канала downstream

8 портов 1000Base-T

1 порт 10/100Base-T для управления

1 порт DB9 RS-232 для подключения по консоли

Соответствие стандартам

IEEE 802.3ah

IEEE 802.3 Ethernet

IEEE 802.3u Fast Ethernet

IEEE 802.3z Gigabit Ethernet

IEEE 802.3x Flow Control

IEEE 802.1Q VLAN tagging

IEEE 802.1p QoS

IEEE 802.1x Port Authentication

IEEE 802.11 MIB

Бюджет оптической мощности

Для ONU на 10km - не менее 29dB

Для ONU на 20km - не менее 30.5dB

Мощность передатчика PON порта

min +2.5dBm,

typical +3.5~+4dBm,

max +5dBm

Чувствительность приемника PON порта

Sensitivity: max. -27dBm

Overload level: min.-6dBm

Lose of Signal Threshold: 400ns

MIBs

RFC 1213 MIB II

RFC 1493 Bridge MIB

RFC 1757 Four groups of RMON

RFC 2674 Q-BRIDGE-MIB and P-BRIDGE-MIB

RFC 2925 PING-MIB and TRACEROUTE-MIB

Private MIB (Set/Get/trap etc.), поддержка трапов, включая: cold start, warm start, link down, link up, topology change, new root и т.д.)

Размер таблицы МАС-адресов

16 K MAC записей

Управление трафиком и QoS

IEEE 802.1p QoS до 8 очередей на порт

IEEE 802.1q tag-based и port-based VLAN

256 статических VLAN, до 4 K динамических записей VLAN

Поддержка GVRP - автоматическая регистрация записей VLAN

IGMP v1 & v2

Безопасность пользователей

MAC-фильтры на портах для обеспечения управления доступом

Ограничение по количеству MAC-адресов на порту

Аутентификация 802.1x на порту для предотвращения несанкционированного доступа к сети

Private VLAN для обеспечения безопасности и изоляции между пользователями

Перенаправление на базе MAC: only specified MAC addresses can access the network (per lock)

Безопасность администрирования

Защита администрирования через web/telnet/local console с помощью Логин/Пароль

Два уровня безопасности для SNMP read/write community

SSH для обеспечения безопасной передачи управляющего трафика

Управление

Web-based management

Telnet CLI

SNMP v1, v2

RS-232 local console

Удаленное управление ONU по OAM-каналу

Обновление микропрограммы

Конфирурирование

Сбор статистики/ Мониторинг

Loop-back тест

Производительность

Upstream/Downstream: 1.25/1.25 Gbps

Физические параметры

Габариты: 440 (Ш) x 443 (Г) x 43.6 (В) мм

Вес: 4.7 Кг

Оборудование Eltex NTP-RG-1402GC

NTP-RG-1402GC - абонентские терминалы, которые предназначены для связи с вышестоящим оборудованием пассивных оптических сетей (GPON) и предоставления услуг широкополосного доступа конечному пользователю.

1 порт GPON

4 порта 1G(роутер)

2 порта FXS

порт USB

встроенный Triplexer для предоставления услуги CaTV

Параметры интерфейсов LAN

4 порта Ethernet 10/100/1000 Base-T(RJ-45)

Параметры интерфейса PON

1 порт GPON

Поддержка стандартов

IEEE 802.3AD

IEEE 802.1D

IEEE 802.1W

IEEE 802.1Q

IEEE 802.1P

ITU-T G.984.x

Среда передачи -  SMF 9/125, G.652

Оптический разъем SC/APC (розетка)

Мощность передатчика От +0,5 до +5 Дб

Чувствительность приемника От -28 до -8 Дб

Бюджет мощности upstream/downstream30.5/30 дБ

Мин. затухание upstream/downstream 11 дБ/15 дБ

Длина волны upstream/downstream 1310/1490 нм

Ширина спектра опт. излучения upstream/downstream 1нм/1нм

Скорость соединения upstream/downstream 1,25/2.5 (1,25) Gbps

Максимальная дальность действия 20 км.

IP-телефония

Поддерживаемые протоколы

SIP

Аудиокодеки

G.729 (A/B)

G.711(A/U)

G.723.1

G.726

Передача факса

G.711, T.38

Параметры аналоговых абонентских портов

2 порта FXS

сопротивление шлейфа до 2 кОм

прием набора импульсный/частотный (DTMF)

выдача Caller ID

Конфигурирование

Web-интерфейс

Удаленное управление по  Telnet, SSH, SNMP

Управление и обновление ПО по протоколам OMCI  и TR-069

Характеристика CaTV

SMB-разъем для RF-выхода

Оптическая мощность на входе от -8 до 2 дБ

Длина волны  CaTV 1550 нм

Диапазон частот выходн. сигнала от 47 до 870 MГц

Уровень выходного сигнала RF 18 дБмВ/Канал

Порт USB 2.0

для подключения внешних накопителей USB или HDD

Функциональные характеристики

работа в режиме «моста» или «маршрутизатора»;

поддержка PPPoE (PAP, SPAP и CHAP авторизация);

поддержка статического адреса и DHCP (DHCP- клиент на стороне WAN, DHCP-сервер на стороне LAN, DHCP-relay);

поддержка DNS(Domain Name System);

поддержка DynDNS(Dynamic DNS);

поддержка UPNP(Universal Plug and Play);

поддержка NAT (Network Address Translation);

поддержка NTP (Network Time Protocol);

Поддержка TR-069

Поддержка механизмов качества обслуживания QoS

Поддержка IGMP Snooping

Поддержка IGMP Proxy

VLAN в соответствие с IEEE802.1Q

Приоритезация различных видов трафика на уровне портов PON в соответствии с 802.1P

Поддержка функций безопасности

Ограничение скорости на портах

AES шифрование

FEC кодирование

Оптический сплиттер

PLC оптический разветвитель 1х64 выполнен по технологии планарных световодов на специальном кристалле. Данный PLC ответвитель имеет 1 оптический ввод и целых 64 вывода. Поставляется с любым типом оптического кабеля на выбор заказчика. Разветвитель неоконцован, возможно оконцевание любым типом разъема. По желанию заказчика разветвители могут быть произведены с любой длиной волокон оптических выводов Telcordia GR-1209, GR1221

изготовление по техзаданию заказчика

низкие потери

компактный размер

возможны разные варианты исполнения, миникорпус, без корпуса и в оптическом кроссе 19"

оконцовка адаптерами: SC,FC,LC,ST или MU на выбор заказчика

Технические характеристики:

Тип разветвителя:	1х64 (симметричное деление)
Длина волны:	1260нм - 1650нм
Вносимые потери:	21 дБ
Неравномерность (макс):	2,5 дБ
Обратные потери (макс/средние):	50/55 дБ
PLD (макс):	0,4 дБ
Длина оптического вывода:	1м. (или другая под заказ)
Селективные потери (WDL):	0,3 дБ
Рабочая температура:	-40С - +85С

Для проектирования используем кабель типа ОКСЛ - М6П - М16 - 2.5

Основные характеристики:

Количество оптических волокон в кабеле	до 144 (возможно увеличение до 864 за счет применения многоповивного сердечника)
Наружный диаметр кабеля	12,5 - 19,0 мм
Масса кабеля	230 - 540 кг/км
Допустимая статическая растягивающая нагрузка	7,0 - 80,0 кН
Допустимая раздавливающая нагрузка	0,4 - 1,0 кН/см
Минимальный радиус изгиба	20 диаметров кабеля
Рабочий диапазон температур	-50°С…+50°С
Температура монтажа	-10°С…+50°С

Конструкция

* сердечник в виде повива оптических модулей вокруг диэлектрического или металлического центрального силового элемента и (при необходимости) полимерных кордельных заполнителей; 

* внутренняя оболочка из полиэтиленовой композиции;

* наложенный на внутреннюю оболочку один или несколько повивов круглых стальных оцинкованных проволок;

* наружная оболочка из полиэтиленовой композиции. Для прокладки в коллекторах, туннелях, внутри зданий оболочка изготавливается из композиции, не распространяющей горение (ОКБН);

* оптические модули, внутри которых расположены оптические волокна, выполнены из полибутилентерефталатных композиций;

* внутреннее свободное пространство оптических модулей, сердечника и повива стальных оцинкованных проволок содержит элементы гидроизоляции в виде гидрофобного заполнителя либо иные водоблокирующие элементы. Для дополнительной гидроизоляции возможно наложение алюмополиэтиленовой оболочки на сердечник кабеля (ОКБЗ).

2.2 Расчет количества оборудования OLT, количество оптических портов и количество волокон

Расчет количества оборудования производится по формуле :

где, m - количество абонентов поддерживаемых одним оптическим портом OLT;

N_АБ - количество потенциальных абонентов;

N_П - количество оптических портов OLT.

Расчет числа оптических портов производится по формуле :

.

Количество оптических волокон содержащихся в оптическом кабеле, проложенный от оборудования OLT до здания абонентов равно количеству оптических портов оборудования OLT. Следовательно количество ОВ равно 16 .

2.3 Расчет пропускную способность СЕТИ GPON

Нагрузка, создаваемая всеми пользователями, определяется из выражения:

, (4.1)

где В_ПД - скорость передачи данных, МБит/с;

В_VoIP - скорость трафика в IP-телефонии, кБит/с;

В_VoD - скорость потока в сетях «Видео по запросу», МБит/с;

- количество жителей

k - коэффициент определяющий число абонентов пользующихся конкретной услугой из общего числя абонентов. Так для услуги VoIP число пользователей составит 30%, от общего числа абонентов, для ПД - 60%, для VoD - 10%.

Расчет нагрузки:

Передача цифрового телевидения:

В_ПД = N_аб * 0,6 * 10Мбит/с

В_ПД =922*0,6*10Мбит/с=5532Мбит/с

Передача голоса:

В_VoIP = N_аб * 0,2 * 128кбит/с

В_VoIP = 922 * 0,30 * 128кбит/с=36Мбит/с

Передача видео по запросам:

В_VoD = N_аб * 0,03 * 2Мбит/с

В_VoD = 922* 0,10 * 2Мбит/с=185Мбит/с

Определяем суммарную нагрузку:

В₀ = В_ПД + В_VoIP + В_VoD

В_? =5532+36+185=5,753 Гбит/с

2.4 Расчет энергетического бюджет системы

Определить дальность связи в сети PON с учетом количества пользователей закрепленных за одним оптическим портом. Для этого определить энергетический потенциал системы по формуле (10):

(5.1)

Тогда, выражение для баланса энергетического бюджета можно представить равенством (формула 11):

, (5.2)

где L - длина линии от станционного оборудования OLT до «самого» удаленного абонента;

?_ов - километрическое затухание оптоволокна;

N_нс - количество сварных соединений;

?_нс - вносимые потери сварным соединением;

N_рс - количество оптических разъемных соединений;

?_рс - вносимые потери разъемным соединением;

N_ор - количество оптических разветвителей;

?_ор - вносимые потери оптическим разветвителем;

?_д - дисперсионные потери в оптоволокне.

Выражаем длину линии из формулы энергетического потенциала:

L = (5.3)

Полученное значение длин линии связи L сравнить с длиной пути прокладки оптического кабеля L^* от оборудования OLT до самого дальнего пользователя:

L > L^*,

Данное равенство выполняется.

2.5 Разработка схемы организации связи

Схема организации связи разрабатывается с учетом рассчитанного числа оборудования OLT, количества оптических портов (оптического волокна) и количеством оптических разветвителей.



Рисунок 6 - Древовидная топология сети PON



3. Построение диаграммы уровней оптического сигнала для восходящего и нисходящего потока

По разработанной схеме организации связи строим две диаграммы уровней оптического сигнала всех «ветвей» сети PON для восходящего и нисходящего трафика. сеть связь терминал порт

Диаграмма строится из зависимости уровня оптического сигнала в узлах сети (оптический разветвитель, оптический разъем) от длины оптического участка, это длина оптического волокна между лазерным диодом оборудования OLT и фотоприемником оборудования ONU, которое устанавливается непосредственно у абонента. Вносимые потери сварными соединениями учесть с вносимыми потерями оптического волокна, поэтому на диаграмме будут отображены три участка:

1) потери в оптоволокне и на сварных соединениях;

2) потери на оптических разъемах;

3) потери на оптических разветвителях.

На диаграмме показана чувствительность фотоприемника оборудования ONU

Диаграмма уровней оптического сигнала для восходящего потока.



Диаграмма уровней оптического сигнала для нисходящего потока.

Заполняем таблицу 3 для «самого дальнего» абонента. Запас по мощности определяется как разность уровня сигнала на входе фотоприемника и чувствительностью фотоприемника, полученный результат берется по модулю. Излишки запаса по модулю определяются как разность запаса по мощности и рекомендованным значением запаса по мощности комитетом ITU-T. Рекомендуемый запас по мощности составляет 4,8 дБ.

Параметры объекта	Значения
Выходная мощность ЛД, дБм	OLT	5
	ONT	5
Чувствительность фотодиода, дБм	OLT	-27
	ONT	-28
Бюджет линии	, дБ	4
	, дБ	4
Потери на оптических разъемах, дБ	0,25
Потери в волокне и сростках на длине L, дБ	0,27
Потери в оптических разветвителях, дБ	20,5
Общие потери в линии, дБ	21,54
Запас по мощности, дБ	5,46
Излишки запаса по мощности, дБ	1,46



4. Расчет отношения мощности оптического сигнала к мощности шума

Отношение оптической мощности полезного к мощности шума определяется по формуле:

,

где Р_out - выходная мощность ЛД;

?_L - общие потери в линии на участке между оборудованием OLT и ONU (для самого дальнего абонента) в дБ;

?v₀ - оптическая ширина полосы;

h - постоянная Планка;

v - оптическая частота.



5. Расчёт технико-экономических показателей по строительству сети PON

Таблица 8.1 - Смета затрат на приобретение оборудования

Название затрат	Ед. изм.	Кол.	Сметная стоимость, руб
			За единицу	Всего
Раздел А	Затраты на оборудование
ZyXEL OLT-1308H	шт.	2	464241	928482
Eltex NTP-RG-1402GC	шт.	922	4090,20	3771164
ПК	шт.	1	14000	1400
Итого по разделу А	-	-	-	4713646
Раздел Б	Настройка и монтаж оборудования
Настройка и монтаж 10%	-	-	-	471364
Затраты на электропитание оборудования 1,1%	-	-	-	47136
Итого по разделу Б	-	-	-	518500
Всего по смете		5232146

Таблица 8.2 - Затраты на приобретение материалов

Наименование	Ед. изм.	Кол.	Сметная стоимость, руб
			За единицу	Всего
Кабель оптический	км.	3	42 876	128628
Сплиттеры	шт.	16	6315.90	101054
Всего по смете		229682

Таблица 8.3 - Окончательная смета

№ п/п	Наименование работ и затрат	Сметная стоимость, тыс.руб.
1	Затраты на оборудование и монтаж	5232
2	Затраты на материалы	229
3	Непредвиденные расходы 1,5%	61
	Итого по смете Собщ	5522



Список литературы

1. Курс Проектирование GPON сетей. Горлов Н.И.

2. http://zyxel.ru/

3. http://eltex.nsk.ru/

4. http://altayok.ru/

5. http://opticheskie-teh.alloy.ru/

Размещено на Allbest.ru

...