Проект телекоммуникационной сети широкополосного доступа

Обзор рынка телекоммуникаций РФ. Структура абонентов фиксированного широкополосного доступа. Решения построения сети. Проектирование сети доступа. Выбор технологии, описание предоставляемых услуг. Принципы построения сети доступа по технологии GPON.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 03.05.2018
Размер файла 4,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

телекоммуникация сеть широкополосный

Сети абонентского доступа - на сегодняшний день самый быстроразвивающийся сегмент телекоммуникационной отрасли. Из-за постоянно возрастающих потребностей абонентов в новых услугах, качестве их предоставления, а также пропускной способности сети, операторы вынуждены модифицировать существующую инфраструктуру, строить новые сети на основе современных технологий.

Перед операторами ставятся следующие задачи:

– предоставление конкурентоспособного спектра услуг;

– предоставление услуг широкополосного доступа;

– модернизация сетей доступа для предоставления полного объема услуг TriplePlay.

В данной ситуации оптимальным решением для операторов являются мультисервисные сети доступа. Такие сети в полной мере способны удовлетворить требования, предъявляемые абонентами.

Целью данной работы является создание проекта сети доступа в г. Новосибирске, Октябрьском районе по улице Сибревкома 9а,9б,9в (ЖК «Флотилия»). На данный момент, ЖК «Флотилия» находится на стадии строительства, и в районе данного объекта отсутствует сеть, которая бы полностью удовлетворяла современным потребностям пользователей телекоммуникационных услуг. В связи с этим, существует необходимость построения сети фиксированного ШПД, с целью предоставления абонентам жилого комплекса гарантированного высокоскоростного доступа в Интернет, а также высококачественного просмотра цифрового телевидения.

1. Обзор рынка телекоммуникаций России

1.1 Структура абонентов фиксированного широкополосного доступа в России

Рынок телекоммуникационных услуг является одним из наиболее активно развивающихся направлений. Телекоммуникации - это область, которая подвергается непрерывным и стремительным изменениям. Все здесь меняется очень быстро: и технологии, и оборудование, и принципы работы.

Существует непосредственная связь между развитием инфокоммуникационных технологий (ИКТ) и экономическим благополучием. Развитие инфокоммуникационных технологий (ИКТ) является одним из направлений модернизации экономики, именно телекоммуникационные и инфокоммуникационные отрасли обеспечивают международную конкурентоспособность. [1]

В России, в наши дни, высокими темпами развиваются высокоскоростные технологии связи и доступа к интернету; растет предложение и потребление современных информационных и цифровых услуг; увеличивается спрос на качественный разнообразный информационный, образовательный и развлекательный контент. [1]

Подробно рассмотрим рынок широкополосного доступа в Интернет, так как это актуального данного проекта. Широкополосный доступ (ШПД) в Интернет обеспечивает доступ в сеть на высокой скорости (более 100 Мбит/с).

За 2016 год число абонентов фиксированного ШПД выросло на 1,5 % и составило 30,8 млн (рисунок 1.1). [2]

Рисунок 1.1 - Количество абонентов фиксированного ШПД в России, млн.

В условиях снижающихся темпов роста рынка операторы связи все больше акцентируют внимание на повышении качества обслуживания, «срока жизни» и лояльности абонентов. Для этого операторы выбирают мультисервисную стратегию развития для своего бизнеса. Операторы развивают цифровые каналы коммуникации, внедряют пакетные предложения, создают кобрендинговые тарифные планы, предлагают абоненту более современное ШПД-оборудование, развивают дополнительные сервисы, базирующиеся на интернет-канале, такие как умный дом, видеонаблюдение, охранная сигнализация. [2]

Благодаря высокой конкуренции, а также в связи с направленностью к пакетированию услуг (интернет-доступ + ТВ и интернет-доступ + ТВ + интернет-телефония), постоянно снижается величина абонентской платы, абонент платит меньше за каждую из составляющих пакета, нежели в случае, если бы он приобретал их по отдельности. Но в то же время, увеличивается требовательность клиентов к качеству и составу услуг, в связи с этим растут затраты на развитие и поддержку инфраструктуры. [3]

На рисунке 1.2 представлены топ-5 крупнейших операторов на рынке проводного ШПД в 2016г.

Рисунок 1.2 - Топ-5 крупнейших операторов на рынке проводного ШПД в 2016г.

В настоящее время в России 5 операторов связи (ТТК, Вымпелком, МТС, Эр-Телеком, Ростелеком) обслуживают 70% от всех абонентов фиксированного широкополосного доступа в Интернет в частном сегменте. Лидерами рынка являются компании «Ростелоком» и «Эр-Телеком». [2]

Основные тенденции на рынке фиксированного широкополосного доступа в Интернет среди частных клиентов [4]:

? рост пакетных тарифных планов и конвергентных услуг;

? рост скоростных тарифных планов (100 Мбит/с и более);

? рост подключений по оптическим технологиям, в том числе PON;

1.2 Обзор решений построения сети фиксированного доступа

В настоящее время фиксированный ШПД в Интернет предоставляется по следующим проводным технологиям:

a) Технология xDSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия).

b) Технология DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications - стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю.

c) Семейство технологий FTTx ( Fiber To The X - Оптическое волокно до точки «Х»):

1. FTTB (fiber to the building - оптоволокно до здания);

2. FTTH (fiber to the home - оптоволокно до дома).

На рисунке 1.3 представлена структура рынка по технологиям доступа в частном сегменте, 2016г.

Рисунок 1.3 - Структура рынка по технологиям доступа в частном сегменте, 2015г.

Наиболее популярным способом подключения к сетям ШПД являются технологии оптической передачи данных FTTx (FTTB+FTTH).

Технология FTTH на данный момент имеет больший потенциал для развития по сравнению с FTTB и ADSL2+. Так как в последнее время увеличился рост потребления абонентами видео-трафика, что требует больше полосы пропускания, для комфортного пользования услугой ШПД. [5]

2. Постановка задачи

2.1 Описание объекта проектирования

Жилой комплекс «Флотилия» расположен в Октябрьском районе г. Новосибирска на пересечении Ипподромской и Октябрьской магистралей, в новом центре города. Проект микрорайона предполагает постройку трёх однотипных домов по 25 этажей. [6]

На рисунке 2.1 представлено географическое расположение жилого комплекса «Флотилия».

Рисунок 2.1 - Географическое расположение ЖК «Флотилия»

ЖК Флотилия сдается очередями. Сдача первой очереди планируется на IV квартал 2017 г. В первую очередь входит дом «Адмирал Ф.Ф. Ушаков», во вторую входят дома «Адмирал М.П. Лазарев» и «Адмирал П.С. Нахимов». [6] На рисунке 2.2 представлена карта ЖК «Флотилия».

Рисунок 2.2 - Карта ЖК «Флотилия»

Все многоквартирные дома однотипные, 25 этажные, жилые помещения запланированы на 3-25 этажах. На 1-2 этажах в каждом доме запланирован спортивно-оздоровительный комплекс. Каждый многоквартирный дом незначительно отличается планировкой квартир на этаже, а именно на каждом этаже с 3 по 20 включительно располагается 10 квартир. На каждом этаже с 21 по 25 располагается 9 квартир. Общее количество квартир в каждом доме - 225. [6] На рисунке 2.3 представлен этажный план подъезда общем виде.

Рисунок 2.3 - Этажный план подъезда в общем виде.

В проекте предполагается, что одна квартира - это один абонент. В трёх домах располагается 675 квартир, без учета помещений общественного назначения. Таким образом, подключению подлежат 675 абонентов в трёх домах.

2.2 Анализ предпроектной ситуации

В районе постройки ЖК Флотилия, в настоящее время, возможен доступ в Интернет только с помощью беспроводного радиодоступа (по радиоканалу, 3G/4G - модемы). Но в нынешних условиях такой вариант доступа не устраивает многих абонентов. Радиоканал не может обеспечить устойчивого Интернет-соединения, к тому же, такое подключение подразумевает высокую абонентскую плату.

2.3 Техническое задание

Проектируемая сеть абонентского доступа должна быть построена на базе фиксированного широкополосного доступа и обеспечивать доступ абонентов к следующим услугам:

? услуги широкополосного доступа в Интернет, включая услуги доступа к локальным ресурсам («локальная сеть») и контент-провайдерам;

? услуги передачи данных с целью передачи голосовой информации, основанные на технологии VoIP;

? услуги интерактивного цифрового телевизионного вещания по протоколу IP (режим multicast), включая услугу видео по запросу (режим unicast), в форматах стандартного (SD) и высокого (HD) разрешения.

Технические требования, предъявляемые к разрабатываемой сети:

? скорость интернет - соединения не менее 100 Мбит/с;

? скорость предоставления услуги IP-телефонии 0,064 Мбит/с;

? скорость передачи сигнала цифрового телевидения в формате SD 6 Мбит/с;

? скорость передачи сигнала цифрового телевидения в формате HD 15 Мбит/с;

? сетевой узел оператора расположен на расстоянии менее 10 км от объекта проектирования;

? процент проникновения 100%;

? в районе проектируемого жилого комплекса существует кабельная канализация.

Прочие требования для комфортного пользования услугами:

– помощь в установке и настройке абонентского оборудования.

3. Выбор технологии построения сети доступа ЖК «Флотилия»

3.1 Анализ возможных вариантов построения сети широкополосного доступа

В проекте предполагается разработка сети широкополосного абонентского доступа, то есть участок от сетевого узла оператора до оконечного оборудования абонента.

В настоящее время сети фиксированного широкополосного доступа строятся по следующим технологиям: семейство технологий xDSL, технология DOCSIS и семейство технологий FTTx. [7]

3.1.1 Описание технологии xDSL

DSL - Digital Subscribe Line (цифровая абонентская линия). xDSL - семейство технологий абонентского доступа типа «точка-точка», позволяющее предоставлять услуги передачи данных, голоса и видео по обычным телефонным проводам между оборудованием поставщика услуг сетевого доступа и узлом потребителя; реализует технологии физического уровня и предоставляет высокоскоростную среду для применения протоколов более высоких уровней и организации разнообразных сервисов. [7]

Существует множество ветвей семейства технологий xDSL: ADSL, IDSL, HDSL, SDSL, VDSL. Наибольшую популярность имеет технология ADSL. Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) превращает стандартные абонентские аналоговые телефонные линии в канал высокоскоростного цифрового доступа, позволяя передавать информацию в сторону абонента со скоростью до 8 Мбит/с и в обратном направлении -- до 1 Мбит/с. [7]

3.1.2 Описание технологии DOCSIS

DOCSIS -- технология, обеспечивающая передачу данных пользователю по сети кабельного телевидения с максимальной скоростью до 42 Мбит/c и исходящих данных от абонента со скоростью до 10,24 Мбит/с. [8]

При использовании технологии DOCSIS у каждого пользователя имеется личный выделенный канал со стабильной скоростью доступа, которая не зависит от количества абонентов, пользующихся услугами оператора. Данную технологию используют операторы, специализирующиеся на предоставлении пакета услуг «Интернет+ТВ» [8].

В настоящее время таких операторов существует довольно немного, причем в г. Новосибирске провайдеров, предоставляющих доступ по данной технологии, не существует.

3.1.3 Описание технологии FTTx

В настоящее время, подключение по технологии FTTx является одним из самых перспективных вариантов абонентского доступа в сеть Интернет, обеспечивающий широкополосный доступ с минимальной скоростью 30-50 Мбит/с. Семейство технологий FTTx состоит из следующих видов архитектур:

– FTTN (Fiber to the Node) - оптоволокно доходит до сетевого узла ;

– FTTC (Fiber to the Curb) - оптоволокно доходит до микрорайона, квартала или нескольких домов;

– FTTB (Fiber to the Building) - оптоволокно доходит до здания;

– FTTH (Fiber to the Home) - оптоволокно доходит до квартиры.

На рисунке 3.1 представлены виды архитектур семейства технологий FTTx.

Рисунок 3.1 - Виды архитектур семейства технологий FTTx.

На сегодняшний день, базовыми и наиболее перспективными технологиями, которые предоставляют широкий спектр услуг и обеспечивают высокую пропускную способность, являются FTTB и FTTH. При проектировании сетей доступа операторы связи отдают предпочтение одной из этих технологий. [4]

Технология FTTB (Fiber-to-the-building) предполагает прокладку волоконно-оптического кабеля до здания (цокольный этаж или на чердак), а в здании устанавливается активное оборудование, как правило коммутатор доступа (ONU), далее распределительная сеть от активного оборудования по зданию выполняется многожильным медным кабелем (UTP). При использовании данной технологии максимальная скорость абонентского доступа в Интернет 100 Мбит/с и длина абонентского участка до 100 метров. [8]

Технология FTTH (fiber-to-the-home) предусматривает прокладку волоконно-оптического кабеля до квартиры абонента. В квартире устанавливается оптический сетевой терминал (ONT), к которому подключается ПК абонента по Wi-Fi или медным кабелем, подключается приставка для телевидения (STB), также к ONT подключается стационарный телефон. [8]

Операторы связи предоставляют услуги фиксированного широкополосного доступа на основе принципа «волокно в квартиру, офис» (FTTH) с использованием технологии GPON. [9]

GPON (Gigabit Passive Optical Network) - гигабитная пассивная оптическая сеть. Пассивной сеть называется потому, что на участке от OLT до ONT не используется активного оборудования, это позволяет по максимуму использовать скоростные ресурсы оптического волокна. На определенном участке линии сигнал делится с помощью оптического разветвителя (сплиттера). В настоящее время скорость доступа при использовании технологии GPON может достигать 1 Гбит/с. [9]

Так как операторы в основном строят сети на базе двух технологий FTTB и FTTH, то рассмотрим особенности каждой из них.

Особенности технологии FTTH:

– высокая надёжность, так как на ВОЛС приходится минимальное количество отказов

– отсутствие активного оборудования между OLT и ONT

– отсутствие необходимости организации питания для активного оборудования в сети

– не предполагает использование медных линий связи в сети

– оператор имеет возможность на прямую конфигурировать ONT у каждого абонента

– оператор может точно установить место повреждения ОВ

– простота модифицирования, расширения сети

– высокая помехозащищенность линии от всех видов электромагнитных наводок

– высокая защита от несанкционированного подключения

– небольшие эксплуатационные затраты

Особенности технологии FTTB:

– повышенная надёжность

– простая модернизация до FTTH

– наличие активного оборудования между OLT и абонентом

– необходимость организации бесперебойного питания активного оборудования

– наличие медных линий связи

– оплата электроэнергии, потребляемой активным оборудованием

– при отключении электроэнергии в доме есть вероятность того, что активное оборудование не включится

3.2 Обоснование выбора технологии

Учитывая основные особенности технологий FTTB и FTTH, сделан вывод, что целесообразно строить сеть доступа по технологии FTTH. Потому что по технологии FTTH можно организовать скорость доступа в Интернет свыше 100 Мбит/с. Также при построении сети по технологии FTTB необходимо организовывать электропитание активных элементов сети. Вдобавок ко всему: возникают случаи отключения электроэнергии в доме, после которых не всё активное оборудование в состоянии перезагрузиться и войти в нормальный режим работы. Возникают случаи краж активного оборудования и медных кабелей, расположенных в жилых домах.

В сети, построенной по технологии FTTH, таких проблем не возникает. У оператора появляется возможность удаленного конфигурирования ONT, что повышает качество технической поддержки. Также при построении сети по технологии FTTH не возникнет необходимости пробивать свою стоячную систему, как при построении сети по технологии FTTB, потому оптическое волокно гораздо тоньше кабеля UTP.

3.3 Описание предоставляемых услуг

С применением технологии пассивных оптических сетей возможно предоставление услуг передачи данных, телефонии, IPTV и услуг кабельного телевидения в комплексе. Благодаря технологии WDM (Wave Division Multiplexing - мультиплексирование длин волн) услуги кабельного телевидения и передачи данных могут передаваться по одной физической среде (оптическому волокну) на разных длинах волн.

При организации доступа к услугам Triple Play на участках между абонентским оборудование и станционным оборудованием организуются три сервисных VLAN:

– VLAN для передачи данных (протокол IP);

– VLAN для передачи трафика VoIP (протокол SIP);

– VLAN для передачи трафика IPTV и VoD (протокол TCP/IP).

На оборудовании ONT осуществляется сопоставление идентификатора физического порта для подключения абонентского абонентского оборудования и идентификатора, соответствующего сервисного VLAN. Например:

– Port 1 - для подключения ПК и доступа к услуге Интернет;

– Port 2 - для подключения телевизионной приставки STB и доступа к услугам IPTV и VoD;

– Port 3 - для подключения телефона и доступа к услуге VoIP.

Предоставление IPTV - технология, предполагающая трансляцию видеосигнала по сетям передачи данных с использованием стека протоколов TCP/IP на телевизионную приставку абонента.

Организация доступа к сети телевидения осуществляется по следующей схеме. Формирование группового сигнала производится на головной станции путем получения сигнала с телекоммуникационных спутников или по наземным сетям. Групповой высокочастотный телевизионный сигнал, через оптический передатчик, подается в волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) и доводится до места расположения OLT. Для передачи сигнала КТВ используется длина волны 1550 нм и дополнительное оборудование на центральном узле и у абонента. На центральном узле устанавливается усилитель сигнала кабельного телевидения (EDFA) и волновой мультиплексор (WDM) для введения видеосигнала в волокно. У абонента устанавливается ONT, от которого телевизионный сигнал передается по медному кабелю UTP на телевизионную приставку STB (Set-Top-Box). Общий принцип предоставления услуг кабельного телевидения представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. - Принцип предоставления услуг КТВ

4. Расчет требуемой пропускной способности сети доступа

Проектируемая емкость строительства - 675 портов.Для выполнения расчетов по каждому из видов услуг приняты следующие

допущения:

? доля одновременных подключений среди массовых абонентов - 20%;

? средний трафик, приходящийся в ЧНН на одного массового абонента -6 Мбит/с (нисходящий);

? трафик от массового абонента (восходящий) 4 Мбит/с;

? средний трафик, приходящийся в ЧНН на одного корпоративного абонента Мбит/с;

? трафик корпоративного абонента является симметричным.

? услуги IP - телефонии VoIP:

? трафик одного звонка IP-телефонии- 0,09 Мбит/с;

? количество абонентов IP-телефонии равно количеству абонентов;

? доля одновременных звонков абонентов IP-телефонии - 7%;

? основной объем трафика услуг IP-телефонии проходит между абонентом и ЦУ;

? трафик IP-телефонии является симметричным.

Услуги «видео по требованию» (VoD):

? доля абонентов услуг IP TV в общем количестве абонентов - 40%;

? доля одновременных запросов услуг VoD в ЧНН в количестве абонентов IP TV, - 10%;

? источником трафика услуг VoD является ЦУ;

? потребителем трафика услуг VoD являются абоненты данной услуги;

? трафик одной сессии VoD (MPEG-2) - 6 Мбит/с.

Услуги телевещания (IP TV) и «видео по расписанию» (NVoD):

? количество ТВ-каналов - 70;

? количество каналов IP/TV HD - 20;

? трафик одного канала IP/TV, одной сессии NVoD (MPEG-2) - 6 Мбит/с;

? трафик одного канала IP/TV HD (MPEG-4 HD) - 15 Мбит/с.

Для обеспечения параметров качества обслуживания (QoS), предъявляются следующие требования:

? резерв пропускной способности узла должен составлять не менее 25%;

? резерв пропускной способности канала должен составлять не менее 25%.

Количество одновременных сессии абонентов услуг VoD:

Трафик услуг передачи данных:

где П - полоса пропускания, необходимая для предоставления i-ой услуги одному клиенту;

Д - доля одновременных подключений (звонков) среди массовых абонентов.

Трафик массовых абонентов(«нисходящий»)

Мбит/с

Трафик массовых абонентов(«восходящий»):

Мбит/с

Трафик услуг IP-телефонии (VoIP):

Мбит/с

Трафик услуг «видео по требованию» (VoD):

Мбит/с

Трафик услуг телевещания (IP-TV) и «видео по расписанию» (NVoD):

Мбит/с

Суммарный трафик предоставляемых коммерческих услуг по направлениям рассчитывается по следующим формулам:

ТнисхIPTVVoDIPтелМАСС

ТвосхIPтелМАССвосх

Тнисх= 720+4,3+112+810 = 1646,3 Мбит/с

Твосх= 4,3+540 = 544,3 Мбит/с

Суммарный трафик узла Tуз с учетом перечня предоставляемых услуг определяется следующим образом:

Туз= Тнисх + Твосх

Туз.= 1646,3 + 544,3 = 2190,6 Мбит/с

Минимальная пропускная способность магистрального узла Tmax.уз, с учетом обеспечения необходимого резерва:

Тmax.узузЧ(1+0,25)

Тmax.уз=2190,6 Ч 1,25=2738,25 Мбит/с

Суммарная величина трафика в узле составляет 2738,25 Мбит/с, что при строительстве сети доступа на основе оборудования пассивной оптической сети для включения в мультисервисную сеть не превышает возможностей интерфейса PON.

5. Принципы построения сети доступа по технологии GPON

5.1 Выбор топологии построения проектируемой сети доступа

Существуют три основные топологии, которые применяются операторами связи для построения оптических сетей [10] :

– звезда (рисунок 5.1);

– шина (рисунок 5.2);

– дерево (рисунок 5.3).

Рисунок 5.1 - Топология «Звезда»

Рисунок 5.2 - Топология «Шина»

Рисунок 5.3 - Топология «Дерево»

Топология дерево применяется при плотном и равномерном расположении абонентов. На стороне провайдера сразу за OLT устанавливается оптический сплиттер, который одной стороной подключается к PON-порту OLT, а другой к магистральному кабелю. Такая топология наиболее проста и часто используется операторами связи для построения сетей GPON. [11]

С точки зрения простоты, удобства тестирования, эксплуатации, обслуживания и обнаружения неисправности линии наиболее целесообразно выбрать топологию «звезда», подходящую как для плотной городской застройки, так и для большего числа районов (поселков) малоэтажного строительства.

5.2 Выбор схемы каскада сплиттеров

Существует два варианта каскадирования оптических сплиттеров в пассивной оптической сети [10] :

– одноуровневая схема включения сплиттеров (рисунок 5.4);

– двухкаскадная схема включения сплиттеров (рисунок 5.5).

Рисунок 5.4 - Одноуровневая схема включения сплиттеров

Рисунок 5.5 - Двухкаскадная схема включения сплиттеров

В проекте используется каскадную схему включения сплиттеров. Такая схема позволяет уменьшить количество занятых портов на OLT, повышает надежность сети и именно такая схема включения сплиттеров рекомендована для использования в «Технической политике проектирования и строительства сетей доступа GPON в ПАО «Ростелеком» (Редакция 1)».

5.3 Выбор расположения сплиттеров на сети

Существует два наиболее распространённых варианта расположения оптических сплиттеров на сети [10]:

– Размещение сплиттера первого уровня каскада на станционном участке между OLT и оптическим кроссом (ODF), а сплиттера второго уровня в жилом доме, в оптическом распределительном шкафе (ОРШ) или в оптической распределительной коробке со сплиттером (ОРК-С) (рисунок 5.6);

– Размещение обоих уровней каскада в жилом доме : первый уровень размещается в ОРШ, второй уровень размещается в ОРК-С (рисунок 5.7).

Рисунок 5.6 - Первый вариант расположения сплитеров на сети

Рисунок 5.7 - Второй вариант расположения сплиттеров на сети

Второй вариант расположения сплиттеров не подходит, так как количество этажей и разное количество квартир на этажах не позволит подобрать оптимальный коэффициент разветвления сплиттеров, что приведет к увеличению числа волокон в магистральном и распределительном кабелях, в свою очередь увеличатся и капитальные затраты на построение сети. Наиболее подходящим решением для проектируемой сети является второй вариант. Так как есть возможность подобрать оптимальные коэффициенты разветвления сплиттеров для проектируемой сети и незначительное увеличение затрат, по сравнению с первым вариантом.

5.4 Выбор коэффициентов разветвления сплиттеров

При выборе коэффициентов разветвления сплиттеров основным условием является общий коэффициент не выше 1:64, исходя из этого выбор можно сделать между:

– 1:4 и 1:8;

– 1:8 и 1:8;

– 1:2 и 1:32.

Для построения городских пассивных оптических сетей рекомендуется использовать двухкаскадную схему: 1:2 (первый уровень каскада) -- 1:32 (второй уровень каскада) (рисунок 5.8). [10] Такой вариант наиболее подходящий, потому что потребуется наименьшее количество сплиттеров в ОРШ, по сравнению с другими вариантами.

Рисунок 5.8 - Расположение сплиттеров на сети, с учетом выбранных коэффициентов разветвления

5.5 Описание структурной схемы построения пассивной оптической сети доступа ЖК «Флотилия»

Структурная схема построения оптической сети доступа ЖК «Флотилия» на базе технологии GPON представлена в Приложении А.

Сеть доступа состоит из четырех участков: станционного, магистрального, распределительного и абонентского.

Станционный участок (СУ) - это участок, проложенный внутри главного узла сети доступа. СУ содержит активное оборудование - оптический линейный терминал (OLT), размещаемое в специальном шкафу OLT, и пассивные оптические элементы (оптические кроссы высокой плотности, патчкорды и др.), размещаемые в кроссовом оптическом шкафу (ШКО).

Магистральный участок (МУ) - это участок сети, проложенный от здания главного узла связи до группы многоэтажных жилых домов. МУ включает в себя оптический многоволоконный кабель, оптические муфты и распределительный кабель от муфт до распределительного шкафа дома (ОРШ).

Распределительный участок (РУ) - это участок, проложенный вертикально в здании от места установки оптического распределительного шкафа (ОРШ) дома до этажей здания. РУ содержит следующие элементы: распределительный оптический кабель, оптический кросс, сплиттеры (оптические разветвители), этажные оптические распределительные коробки (ОРК).

Абонентский участок (АУ) - это участок, проложенный от ОРК до места установки оптической розетки или оптического сетевого терминала в квартире абонента (ONT). АУ содержит одноволоконный оптический кабель, оптическую розетку или ONT. [12]

5.6 Выбор способа прокладки магистрального кабеля и кабельного ввода в дом

Монтаж ВОЛС может быть организован двумя способами:

– Монтаж кабеля в кабельной канализации (ввод в дом через подвальное помещение);

– Подвеска ОК на опорах линий связи, опорах контактной сети и опорах линий электропередачи (ввод через чердачное помещение);

Прокладка ВОЛС осуществляется по телефонной кабельной канализации ПАО «Ростелеком». В исключительных случаях допускается подвеска ВОЛС на опорах, использование воздушных оптических кабельных переходов между домами, а также подвеска оптического кабеля на опорах городских осветительных сетей, опорах контактной сети городского электротранспорта, прокладка кабеля в грунт. [10] Исходя из вышесказанного, магистральный оптический кабель к проектируемому объекту будет прокладываться от станционного узла (Каинская, 6) до ЖК «Флотилия» в кабельной канализации (рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 - Схема прокладки магистрального кабеля от станционного узла до ЖК «Флотилия»

Кабельный ввод в дом будет осуществлён через подвальное помещение (рисунок 5.10). Предполагается, что застройщик жилого комплекса планирует строительство кабельной канализации связи, а также, что городская кабельная канализация уже существует в районе застройки.

Рисунок 5.10 - Схема ввода магистрального кабеля в дом ЖК «Флотилия»

5.7 Обоснование схемы организации распределительной сети ЖК «Флотилия»

В домовом кроссе (ОРШ) концы волокон распределительного кабеля свариваются с пигтейлами и включаются в кроссовые модули. От ОРШ распределительные кабели идут по кабельным коробам до входа в вертикальный кабельный канал (стояк), который предусмотрен застройщиком. Далее распределительный кабель по вертикальному трубопроводу (стояку) идет вверх до чердака. На каждом этаже в нише слаботочного канала устанавливается этажный кросс (ОРК), в котором волокна из распределительного кабеля соединяются с волокнами абонентского кабеля через пигтейлы этажного кросса. В каждую квартиру идет отдельный абонентский кабель. По общему коридору абонентский кабель прокладывается в кабельных коробах, в квартиру заходит на уровне плинтуса. В квартире прокладывается в плинтусах, далее заходит в абонентскую оптическую розетку (ОРА). Волокно абонентского кабеля сваривается с пигтейлом в розетке. Оптическая розетка устанавливается в одной из жилых комнат рядом с розеткой электропитания для подключения абонентского оптического терминала (ONT). Оптическая розетка с помощью патч-корда соединяется с устройством ONT. [13]

Схема разводки абонентской проводки на этаже представлена в приложении Б.

5.8 Расчет необходимого числа портов на станционном оборудовании и количества волокон в магистральном кабеле

Расчет количества портов на станционном оборудовании (OLT) производится для каждого дома, исходя из того, что общий коэффициент разветвления равен 64.

Таким образом, общая формула для расчета портов (5.1):

(5.1)

где i - номер дома;

Nопi - количество портов, необходимого для для i-го дома;

Nдхi - количество домохозяйств в i-ом доме.

Таким образом, для подключения абонентов всех домов необходимо 12 PON портов при коэффициенте деления 64.

Количество волокон в магистральном кабеле должно быть равно количеству задействованных PON портов в OLT. Так как мною выбрана топология «Звезда» с двумя каскадами, а первый каскад, со сплиттерами 1:2, располагается в станционном узле, то количество требуемых волокон в магистральном кабеле возрастает до 24. Также необходимо учесть резервные волокна, которых должно быть минимум 2 на дом.[10] Следовательно, потребуется магистральный кабель с 30 оптическими волокнами.

6. Описание волоконно-оптических кабелей используемых в проекте

6.1 Описание оптического кабеля для магистрального участка сети

Для подключения проектируемого объекта к сети будет использоваться волоконно - оптический кабель производства ООО «ИНКАБ» марки ДПЛ-нг(А)-HF- 2,7кН. Оптический кабель типа ДПЛ предназначен для прокладки в кабельной канализации, трубах, лотках, блоках, тоннелях, коллекторах, по мостам и эстакадам, в грунт, между зданиями и сооружениям. [14]

На рисунке 6.1 представлена конструкция магистрального кабеля.

Рисунок 6.1 - Конструкция магистрального кабеля

Описание и технические характеристики данного оптического кабеля приведены в приложении В.

Волокна кабелей для сети PON должны быть одномодовыми по Рекомендации ITU-T G.652D. Одномодовое волокно G.652D поддерживает большую пропускную способность для сети доступа в диапазоне 1270…1610 нм. [15]

Для данного объекта оптимальным выбором является кабель с 30 ОВ, с 4 модулями по 8 волокон в каждом. Такой выбор обусловлен тем, что каждому дому не обходимо по 10 волокон с учетом резервных. Исходя из технического задания потребуется 1 км такого кабеля с учётом запаса.

Маркировка выбранного кабеля:

ИНКАБ ДПЛ-нг(А)-HF-30У (4х8) 2.7кН

Расшифровка маркировки выбранного кабеля:

? Д - тип центрального элемента диэлектрический;

? П - полимерная внутренняя оболочка;

? Л - тип защитных покровов броня из гофрированной стальной ленты;

? нг(А)-HF - полимерный материал оболочки, не распространяющий горение при групповой прокладке с низким дымовыделением, безгалогенный;

? 30 - количество оптических волокон в кабеле;

? 4 - количество оптических модулей;

? 8 - количество волокон в модуле;

? 2.7 кН - максимально допустимая растягивающая нагрузка.

Данный оптический кабель будет использоваться на участке от станционного узла до магистральной оптической муфты. От муфты к каждому дому прокладывается магистральный кабель производства ООО «ИНКАБ» ДПЛ-нг(А)-HF- 2.7кН.

Оптический кабель типа ДПЛ предназначен для прокладки в кабельной канализации, трубах, лотках, блоках, тоннелях, коллекторах, по мостам и эстакадам, в грунт, между зданиями и сооружениям [14].

Описание и технические характеристики данного оптического кабеля приведены в приложении В.

Для данного объекта оптимальным выбором будет магистральный кабель с 2 модулями, в одном модуле 8 оптических волокон, во втором 2 оптических волокна. Исходя из технического задания потребуется 150 метров такого кабеля с учетом запаса.

Маркировка выбранного кабеля:

ИНКАБ ДПЛ-нг(А)-HF-10У (2х8) 2.7кН

Расшифровка маркировки выбранного кабеля:

? Д - тип центрального элемента диэлектрический;

? П - полимерная внутренняя оболочка;

? Л - тип защитных покровов броня из гофрированной стальной ленты;

? нг(А)-HF - полимерный материал оболочки, не распространяющий горение при групповой прокладке с низким дымовыделением, безгалогенный;

? 10 - количество оптических волокон в кабеле;

? 2 - количество оптических модулей;

? 8 - количество волокон в модуле;

? 2.7 кН - максимально допустимая растягивающая нагрузка.

6.2 Описание оптического кабеля для распределительного участка сети

Так как в каждом доме объекта проектирования 225 домохозяйств, то потребуется многомодульный распределительный кабель, чтобы уместить большое количество волокон в одном кабеле и уменьшить диаметр кабеля.

В жилых домах проектируемого объекта будет использоваться волоконно - оптический кабель производства ООО «ИНКАБ» марки райзер/ОМВ. Кабели данной марки применяются в качестве распределительного кабеля для прокладки внутри помещений с прямым доступом к волокнам. [16]

На рисунке 6.2 представлена конструкция кабеля.

Рисунок 6.2 - Конструкция распределительного кабеля

Описание и технические характеристики данного оптического кабеля приведены в приложении В.

Волокна кабелей для сети PON должны быть одномодовыми по Рекомендации ITU-T G.652D. Одномодовое волокно G.652D поддерживает большую пропускную способность для сети доступа в диапазоне 1270…1610 нм. [15]

Для данного проектра оптимальным будет использование кабеля с 180 ОВ, также в выбранном кабеле 18 модулей по 10 оптических волокон в каждом. Этот вариант является наиболее подходящим, потому что в основном, на каждом этаже располагается 10 домохозяйств. Максимальное расстояние от ОРШ до ОРК около 100 метров, поэтому, с учетом запаса потребуется 120 метров на один дом. На 3 дома потребуется 360 метров.

Маркировка выбранного кабеля:

ИНКАБ ОМВ нг(А)-HF 180(18x10) G.652D

Расшифровка маркировки выбранного кабеля:

? О - оптический кабель;

? М - модульная конструкция;

? В - для вертикальной прокладки;

? нг(А)-HF - полимерный материал оболочки, не распространяющий горение при групповой прокладке с низким дымовыделением, безгалогенный;

? 180 - количество оптических волокон в кабеле;

? 18 - количество микромодулей;

? 10 - количество волокон в микромодуле;

? G.652D - тип оптических волокон.

Но такого количества ОВ для каждого дома недостаточно, поэтому параллельно в стоячной системе будет прокладываться еще один кабель, но уже в буферной оболочке для удобства извлечения волокон на этажах, где количество домохозяйств, отличное от 10.

Для этого будет использоваться волоконно - оптический кабель производства ООО «ИНКАБ» марки райзер/ОБВ. Кабели данной марки применяются в качестве распределительного кабеля для прокладки внутри помещений с прямым доступом к волокнам. [17]

На рисунке 6.3 представлена конструкция кабеля.

Рисунок 6.3 - Конструкция распределительного кабеля

Описание и технические характеристики данного оптического кабеля приведены в приложении В.

В данном проекте будет достаточно 45 волокон в кабеле. Максимальное расстояние от ОРК до ОРШ около 100 метров, поэтому, с учетом запаса, понадобится 120 метров на один дом. На 3 дома потребуется 360 метров.

Маркировка выбранного кабеля:

ИНКАБ ОБВ -М нг(А)-HF 45 G.652D

Расшифровка маркировки выбранного кабеля:

? О - оптический кабель;

? Б - в буферном покрытии;

? В - для вертикальной прокладки;

? нг(А)-HF - полимерный материал оболочки, не распространяющий горение при групповой прокладке с низким дымовыделением, безгалогенный;

? 45 - количество оптических волокон в кабеле;

? G.652D - тип оптических волокон (Одномодовое, с низкими потерями и улучшенными изгибными характеристиками);

6.3 Описание оптического кабеля абонентской проводки

В данном проекте предполагается подключение 675 домохозяйств. Для кабеля абонентской проводки, соединительных оптических шнуров (пигтейлов, патчкордов) должно использоваться волокно с улучшенными изгибными характеристиками по Рекомендации ITU-T G.657A [15]. В жилых домах проектируемого объекта, в качестве кабеля абонентской проводки будет использоваться волоконно - оптический кабель производства ООО «ИНКАБ» марки ОБС. Кабели данной марки применяются для персональной абонентской разводки одноволоконным оптическим кабелем [18]. На рисунке 6.4 представлена конструкция кабеля абонентской проводки.

Рисунок 6.4 - Конструкция кабеля абонентской проводки

Описание и технические характеристики данного оптического кабеля приведены в приложении В.

Максимальное расстояние от ОРК до ОРА около 12 метров, поэтому, с учетом запаса, понадобится 15 метров на подключение одного абонента. На 675 абонентов потребуется 10125 метров.

Маркировка выбранного кабеля:

ИНКАБ ОБС нг(А)-HF 1 G.657A

Расшифровка выбранного кабеля:

? О - оптический кабель;

? Б - волокно в буферном покрытии;

? С - кабель типа симплекс;

? нг(А)-HF - полимерный материал оболочки, не распространяющий горение при групповой прокладке с низким дымовыделением, безгалогенный;

? 1 - количество оптических волокон;

G.657А - тип оптических волокон (Одномодовое с низкими потерями затухания на изгибе).

7. Выбор оборудования сети доступа ЖК «Флотилия»

7.1 Выбор оборудования методом анализа иерархий

На телекоммуникационном рынке присутствует множество производителей PON - оборудования. На основании имеющегося опыта внедрения сетей GPON операторами связи, были отобраны следующие изготовители оборудования: Eltex, QTech, Huawei и Cisco.

У каждого производителя представлено по одному устройству OLT. У компании Eltex - OLT LTP-8x. Rev.C, у компании QTech - QSW-9000-01, у компании Huawei - MA5800-X2, у компании Cisco - ME 4600.

Окончательный выбор фирмы-изготовителя производится на основании метода анализа иерархий (МАИ). Метод анализа иерархий - это математический аппарат, который разработан для решения задач многокритериальной оптимизации, который, в отличие от традиционных методов, позволяет принять компромиссное решение.

Порядок применения метода анализа иерархий:

? построение качественной модели проблемы в виде иерархии, включающей цель, альтернативные варианты достижения цели и критерии для оценки качества альтернатив;

? определение приоритетов всех элементов иерархии с использованием метода попарных сравнений;

? синтез глобальных приоритетов альтернатив путем линейной свертки приоритетов элементов на иерархии;

? проверка суждений на согласованность; принятие решения на основе полученных результатов.

Рейтинговый анализ активного оборудования МАИ применены 5 критериев для оценки оборудования:

? стоимость устройств OLT;

? средняя стоимость порта GPON в полной конфигурации;

? максимальное количество портов GPON;

? стоимость устройств ONT;

? качество технической поддержки.

Сравнительная характеристика оборудования от различных изготовителей представлена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Характеристики оборудования OLT и ONT

Параметр сравнения

Изготовитель оборудования

Eltex

Cisco

Huаwei

QTech

Стоимость устройств OLT (руб.)

147700

1150000

142825

350000

Средняя стоимость порта GPON в полной конфигурации (руб.)

21117

45139

19755

29970

Максимальное количество портов GPON,(шт)

64

64

64

64

Стоимость устройств ONT,(руб.)

5148

7885

5169

8745

Наличие технической поддержки

Есть

Нет

Есть

Нет

Для установления приоритетов критериев проводится попарное сравнение критериев по отношению к общей цели, результаты попарного сравнения заносятся в матрицу.

В таблице 7.2 приведена шкала оценок интенсивности относительной важности.

Таблица 7.2 - Шкала оценок интенсивности относительной важности

Интенсивность относительной важности

ОпределениеI

0

Не сравнимы

1

Равная важность

3

Умеренное превосходство одного над другим

5

Существенное или сильное превосходство

7

Значительное превосходство

9

Очень сильное превосходство

2,4,6,8

Промежуточные решения между двумя соседними суждениями

Элементы для сравнения располагаются в виде матрицы. Сравнение начинается с левого элемента, который сопоставляется с каждым элементом верхней строки матрицы. Если сравниваемый элемент более предпочтителен, то в соответствующую позицию матрицы заносится целое число, в противном случае - обратная этому числу величина.

Каждому критерию в матрице попарных сравнений критериев присваивается свой приоритет (значимость) - bt. Информация для расстановки приоритетов собирается со всех участников анализа иерархий и обрабатывается математически. Суммарное значение приоритетов по всем критериям в сумме должно давать единицу.

Далее производится расчет компонент собственного элемента матрицы. Собственный вектор матрицы рассчитывается по формуле (7.1):

A=(a1a2,...,an), (7.1)

где А - собственный вектор матрицы;

a1a2 a3,……an - значения компонент собственного вектора матрицы.

Значения компонент собственного вектора матрицы рассчитываются по формуле (7.2):

(7.2)

где ап - компонента собственного вектора матрицы;

W1,W2,...,Wn - вес или интенсивность соответствующего i-ro элемента матрицы;

n - размер матрицы

По формуле (7.3) необходимо определить вектор приоритетов X, который и будет показывать значимость сравниваемых элементов:

X = (Х1,.Х2..,Хn), (7.3)

где Х1,.Х2..,Хn- значения компонент вектора приоритетов.

Значения компонент вектора приоритетов рассчитываются по формуле(7.4):

(7.4)

где Xn - компонента вектора приоритетов;

-сумма значений компонент собственного вектора матрицы, Sa рассчитывается по формуле (7.5):

(7.5)

Затем определяется согласованность проведенных оценок, путем

определения отношения согласованности, по формуле (7.6):

(7.6)

где ОС -- отношение согласованности;

ИС -- индекс согласованности;

СС -- средняя случайная согласованность суждений матрицы.

Возможные значения средней случайной согласованности суждений матрицы в зависимости от размера матрицы представлены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 - Средняя случайная согласованность суждений матрицы

Размер матрицы

Случайная согласованность

1,2

0,00

3

0,58

4

0,90

5

1,12

6

1,24

7

1,32

8

1,41

9

1,45

10

1,49

Индекс согласованности ИС определяется по формуле (7.7):

где n - число сравниваемых элементов расчетная величина.

Для расчета определяется сумма по каждому столбцу матрицы, которая умножается на соответствующую компоненту вектора приоритетов. Условно это можно представить в виде формулы (7.8):

(7.8)

где-cумма элементов соответствующих столбцов матрицы.

Этап 1 - Определение значимости критериев.

В таблицах 7.5 - 7.10 приведена матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения экспертов.

Таблица 7.5 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 1

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Наличие тех. поддержки

А

Х

л=

5,737584336

К1 - Стоимость OLT

1

1

4

7

2

2,237

0,324

ИС=(л-n)/(n-1)

0,184396084

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

8

3

9

2,930

0,424

К3 - Максимальное кол-во портов

0,25

0,125

1

4

3

0,822

0,119

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT

0,1

0,3

0,3

1

8

0,625

0,090

К5 - Наличие тех.поддержки

0,5

0,1

0,3

0,1

1

0,297

0,043

ОС=ИС/СС

16,46%

?

2,4

2,5

13,3

15

23

6,911

1,000

Таблица 7.6 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 2

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Наличие тех. поддержки

А

Х

л=

5,845218265

К1 - Стоимость OLT

1

7

2

1

2

1,947

0,335

ИС=(л-n)/(n-1)

0,211304566

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

1

3

1

1,246

0,214

К3 - Максимальное кол-во портов

0,5

1

1

4

1

1,149

0,197

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT

1,0

0,3

0,3

1

1

0,608

0,105

К5 - Наличие тех.поддержки

0,5

1,0

1,0

1,0

1

0,871

0,150

ОС=ИС/СС

18,87%

?

3,5

9,3

4,3

9

6

5,821

1,000

Таблица 7.7 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 3

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Наличие тех. поддержки

А

Х

л=

5,790023003

К1 - Стоимость OLT

1

2

6

4

1

2,169

0,352

ИС=(л-n)/(n-1)

0,197505751

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

1

8

2

1,741

0,282

К3 - Максимальное кол-во портов

0,17

1

1

6

3

1,246

0,202

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT

0,3

0,1

0,2

1

2

0,401

0,065

К5 - Наличие тех.поддержки

1,0

0,5

0,3

0,5

1

0,608

0,099

ОС=ИС/СС

17,63%

?

2,4

4,1

8,2

19

9

6,166

1,000

Таблица 7.8 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 4

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Налчие тех. подержки

А

Х

л=

5,852130647

К1 - Стоимость OLT

1

1

7

6

1

2,112

0,348

ИС=(л-n)/(n-1)

0,213032662

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

1

8

2

1,741

0,287

К3 - Максимальное кол-во портов

0,14

1

1

6

4

1,279

0,211

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT

0,2

0,1

0,2

1

2

0,370

0,061

К5 - Наличие тех.поддержки

1,0

0,5

0,3

0,5

1

0,574

0,095

ОС=ИС/СС

19,02%

?

2,3

3,1

9,2

21

10

6,077

1,000

Таблица 7.9 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 5

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Наличие тех. поддержки

А

Х

л=

5,863676631

К1 - Стоимость OLT

1

3

9

7

1

2,853

0,453

ИС=(л-n)/(n-1)

0,215919158

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

1

1

3

1,246

0,198

К3 - Максимальное кол-во портов

0,11

1

1

6

1

0,922

0,146

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT

0,1

1,0

0,2

1

1

0,474

0,075

К5 - Наличие тех.поддержки

1,0

0,3

1,0

1,0

1

0,803

0,127

ОС=ИС/СС

19,28%

?

2,3

6,0

11,2

15

7

6,297

1,000

Таблица 7.10 - Матрица парных сравнений и оценка согласованности мнения эксперта 6

К1 - Стоимость OLT

К2 - Ср. стоимость порта GPON

К3 - Максимальное кол-во портов

К4 - Стоимость ONT

К5 - Наличие тех.

поддержки

А

Х

л=

5,609381528

К1 - Стоимость OLT

1

1

4

1

5

1,821

0,327

ИС=(л-n)/(n-1)

0,152345382

К2 - Ср. стоимость порта GPON

1

1

2

1

1

1,149

0,206

К3 - Максимальное кол-во портов

0,25

0,5

1

3

3

1,024

0,184

CC=

1,12

К4 - Стоимость ONT<...


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.