Описание региона проектирования

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

 

Факультет	Информатика и вычислительная техника
	(наименование факультета)
Кафедра	Кибербезопасность информационных систем
	(наименование кафедры)

 

 

Лабораторная работа №7

На тему:«FTTH»

 

Дисциплина:

Сети и телекоммуникации

Автор				Нестеров А.А.
	(подпись, дата)
Направление подготовки		09.03.01 Информатика и вычислительная техника
Профиль	Информатика и вычислительная техника
Руководитель					Решетникова И.В.
	(подпись, дата)

 

г. Ростов-на-Дону

2020год

Описание технологии FTTH

 

FiberToTheX или FTTx (англ. fibertothe x — оптическое волокно до точки X) — это общий термин для любой широкополосной телекоммуникационной сети передачи данных, использующей в своей архитектуре волоконно-оптический кабель в качестве последней мили для обеспечения всей или части абонентской линии. Термин является собирательным для нескольких конфигураций развёртывания оптоволокна — начиная от FTTN (до узла) и заканчивая FTTD (до рабочего стола).

В строгом определении FTTx является только физическим уровнем передачи данных, однако фактически понятием охватывается большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг

FTTH (fibertothehome) — оптическое волокно до жилища. В жилище устанавливается терминал, а от терминала кабель до компьютера. Данное определение исключает те архитектуры сети, в которых оптическое волокно заканчивается до достижения жилых помещений или офисного пространства и линия продолжается иной физической средой, нежели оптической. Схема FTTH представлена на рисунке 1:

Рисунок 1 – Схема FTTH

Однозначно в пользу решений FTTH выступали эксперты компании Motorola. Они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Оператор должен обязательно учитывать эти данные, иначе он рискует оказаться уязвимым перед лицом конкурентов по мере стремления пользователей к получению услуг всё более высокого класса.

Существует два типа организации FTTH сетей: на базе Ethernet и на базе PON.

Архитектуры на базе Ethernet

Необходимость быстрого вывода на рынок и снижения стоимости для абонентов привели к появлению сетевой архитектуры на базе Ethernet-коммутации. Передача данных по сети Ethernet и Ethernet-коммутация стали приносить доход на рынке корпоративных сетей и привели к снижению цен, появлению законченных продуктов и ускорению освоения новых продуктов. В основе первых европейских проектов сетей Ethernet FTTH лежала архитектура, при которой коммутаторы, расположенные на цокольных этажах многоквартирных домов, были объединены в кольцо по технологии GigabitEthernet. Эта структура обеспечивала прекрасную устойчивость к различного рода повреждениям кабеля и была весьма рентабельной, но к ее недостаткам можно было отнести разделение полосы пропускания внутри каждого кольца доступа (1 Гбит/с), что давало в перспективе сравнительно небольшую пропускную способность, а также вызывало трудности масштабирования архитектуры.

Затем широкое распространение получила архитектура Ethernet типа «звезда». Такая архитектура предполагает наличие выделенных оптоволоконных линий (обычно одномодовых, одноволоконных линий с передачей данных Ethernet по технологии 100BX или 1000BX) от каждого оконечного устройства к точке присутствия (pointofpresence, POP), где происходит их подключение к коммутатору. Оконечные устройства могут находиться в отдельных жилых домах, квартирах или многоквартирных домах, на цокольных этажах которых располагаются коммутаторы, доводящие линии по всем квартирам с помощью соответствующей технологии передачи.

Архитектура Ethernet FTTH с топологией «Звезда»:

Архитектуры на базе PON

При использовании архитектуры на базе пассивной оптической сети PON для развертывания сетей FTTH оптоволоконная линия распределяется по абонентам с помощью пассивных оптических разветвителей с коэффициентом разветвления до 1:64 или даже 1:128. Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол Ethernet. В некоторых случаях используется дополнительная длина волны нисходящего потока, что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям без применения телевизионных приставок с поддержкой IP.

Ниже на рисунке изображена типичная пассивная оптическая сеть PON, в которой используются различные терминаторы оптической сети (opticalnetworktermination, ONT) или устройства оптической сети (opticalnetworkunit, ONU). ONT предназначены для использования отдельным конечным пользователем. Устройства ONU обычно располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и совместно используются группой пользователей. Голосовые сервисы, а также услуги передачи данных и видео доводятся от ONU или ONT до абонента по кабелям, проложенным в помещении абонента.

Архитектура пассивной оптической сети (PON):

В настоящее время существует три различных стандарта сети PON, которые приведены в таблице. Параметры полосы пропускания обозначают совокупную скорость передачи данных в нисходящем и восходящем потоках. Эта скорость передачи данных делится между 16, 32, 64 или 128 абонентами, в зависимости от плана развертывания.

Архитектура BPON -- это традиционная технология, которая в настоящее время все еще применяется некоторыми сервис-провайдерами в США, однако она быстро вытесняется другими архитектурами. В то время как EPON была разработана с целью снижения стоимости путем использования технологии GigabitEthernet, архитектура GPON разрабатывалась, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных нисходящего потока, снизить накладные расходы и обеспечить возможность передачи трафика ATM и TDM. Несмотря на добавленную поддержку старых протоколов, эта возможность пока редко используется на практике. Вместо этого архитектура GPON используется в качестве транспортной платформы Ethernet.

Эксперты компании Alcatel-Lucent перечисляют следующие преимущества архитектуры FTTH:

- из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;

- это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;

- решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;

- они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы — за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Достоинства:

- Высокая надежность;

- Конфиденциальность;

- Экономия волокон;

- Нет необходимости в использовании дистанционного питания.

- Простота переконфигурации сети за счет установки в основных узлах распределения оптических кроссовых шкафов. Перекоммутация осуществляется за счет простейшей переустановки патчкордов по соответствующим направлениям (с помощью пигтейлов);

- Простота построения параллельных сетей;

- Для владельцев многоквартирных домов подключение на базе FTTH способно повысить стоимость недвижимости;

- Высокая полоса пропускания, которая позволяет достичь максимальной гибкости при развертывании сервиса в будущем, FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля.

Недостатки:

- Наличие терминала / устройства CPE в квартире клиента;

- Сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией.

Хотя сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией, однако, цены на оборудование снижаются. К тому же без учета стоимости дополнительного оборудования (SetTopBox) и в случае правильного выбора оборудования по ценовой политике с учетом специфики структуры FTTH сети, разница в суммарной стоимости по сравнению с FTTB может быть сведена к нулю. Также использование решений FTTH позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, в первую очередь, за счет уменьшения площади технических помещений, где необходимо размещения оборудования, а также соответственно, снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Очевидно, что для реализации конкурентно-способных услуг необходимо построение сети на базе технологии FTTH.

Существуют системы с пространственным разделением среды, с временным разделением TDM, системы со спектральным разделением WDM.

FTTH- (англ. FibertotheHome- оптическое волокно до квартиры). Учитывая, что российские абоненты проживают в основном в многоквартирных домах, FTTH означает, в отличие от FTTB, доведение оптического волокна до квартиры абонента.

 

 

Магистральный кабель

Магистральный кабель очень мощный и надёжный проводник. Его используют для стабильной передачи данных на очень большие расстояния. Например, между целыми материками, городами и сооружениями.

При установке кабеля между материками или городами всегда используется специальный магистральный кабель - оптический. Он имеет техническую возможность обеспечить необходимую скорость отправки данных. Чтобы обеспечить нужны глобальных сетей (например Интернет) применяется также магистральный оптоволоконный кабель. Его прокладывают даже в океане!

Кабели для вертикальной сети (экранированная витая пара)

Название такого типа магистрального кабеля говорит само за себя. Монтаж кабеля в вертикальной плоскости применяется для обеспечения связи проводниковой системы в многоэтажных зданиях.

Кабели для горизонтальной сети (без экрана)

Магистральный кабель горизонтальной сети встречается намного чаще. Это примерно 90 % от всех кабелей СКС. Его используют для передачи данных между непосредственно абонентами и распределительным пунктом магистральной сети, который находится неподалеку.

Проектирование сети FTTH

На основании задания выполнено проектирование сети на основе технологии FTTH. Проект подключения сети по технологии FTTH был разработан для частного сектора с целью подключить 5 улиц это Гипсовая, Валуйский пер., Камышинская,Пер. Прежевальского иЖлобинский пер.

На рисунке 11 представлена структурная схема сети связи.

 

Рисунок 11 -Схема сети связи

 

Для прокладки сети связи использовался магистральный кабель ОКСН-144 G.652D (6х24) 10 кН, 144 волокна, располагающийся от провайдера до муфты икабель MTP Тип B, ElitePlenum 24, 32, 48, от муфты до абонента. И тот и другой кабель зарекомендовал себя высокой устойчивость к погодным условиям такими, как обледенение, сильный ветер, высоких температур, не теряя качества сигнала. Так же легким монтажом из-за гибкости защитного материала опта-волокна.

Кабель проложенный по всему городу подключается к муфте расположенной по адресу улица Гипсовая 3, под названием FoscFTTH-Aб(9б), которая делит сигнал на улицы: Гипсовая, Валуйский пер., Камышинская,Пер. Прежевальского иЖлобинский пер. Эта муфта, предназначенная для технологии FTTH, и обеспечивает минимальную потерю сигнала при ветвлении, высоко устойчивый корпус к любым погодным условиям.

После муфты используется 24, 32 и 48 волоконные кабели той же компании, в этих кабелях меньшее количество волокон, т.к. для работы мощность сигнала передаваемый кабелем нам нужна меньше, из-за этого, соответственно, стоимость кабеля меньше. Подключается в медиа конвертер под названием TP-LinkMC210CS. У абонента есть 2 способа подключения: купить и поставить маршрутизатор у себя дома или подключить провод непосредственно в компьютер. Маршрутизатор предназначен для раздачи беспроводной сети Wi-Fi и для увеличения количества проводных подключений интернета. Медиа конвертер был выбран т.к. он стабилен в работе и передачи максимальной скорости в 1 гбит/с. Он компактен и имеет яркие светодиоды, которые укажут если имеется какая проблема или если интернет не работает.

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

 

Факультет	Информатика и вычислительная техника
	(наименование факультета)
Кафедра	Кибербезопасность информационных систем
	(наименование кафедры)

 

 

Лабораторная работа №7

На тему:«FTTH»

 

Дисциплина:

Сети и телекоммуникации

Автор				Нестеров А.А.
	(подпись, дата)
Направление подготовки		09.03.01 Информатика и вычислительная техника
Профиль	Информатика и вычислительная техника
Руководитель					Решетникова И.В.
	(подпись, дата)

 

г. Ростов-на-Дону

2020год

Описание технологии FTTH

 

FiberToTheX или FTTx (англ. fibertothe x — оптическое волокно до точки X) — это общий термин для любой широкополосной телекоммуникационной сети передачи данных, использующей в своей архитектуре волоконно-оптический кабель в качестве последней мили для обеспечения всей или части абонентской линии. Термин является собирательным для нескольких конфигураций развёртывания оптоволокна — начиная от FTTN (до узла) и заканчивая FTTD (до рабочего стола).

В строгом определении FTTx является только физическим уровнем передачи данных, однако фактически понятием охватывается большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг

FTTH (fibertothehome) — оптическое волокно до жилища. В жилище устанавливается терминал, а от терминала кабель до компьютера. Данное определение исключает те архитектуры сети, в которых оптическое волокно заканчивается до достижения жилых помещений или офисного пространства и линия продолжается иной физической средой, нежели оптической. Схема FTTH представлена на рисунке 1:

Рисунок 1 – Схема FTTH

Однозначно в пользу решений FTTH выступали эксперты компании Motorola. Они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Оператор должен обязательно учитывать эти данные, иначе он рискует оказаться уязвимым перед лицом конкурентов по мере стремления пользователей к получению услуг всё более высокого класса.

Существует два типа организации FTTH сетей: на базе Ethernet и на базе PON.

Архитектуры на базе Ethernet

Необходимость быстрого вывода на рынок и снижения стоимости для абонентов привели к появлению сетевой архитектуры на базе Ethernet-коммутации. Передача данных по сети Ethernet и Ethernet-коммутация стали приносить доход на рынке корпоративных сетей и привели к снижению цен, появлению законченных продуктов и ускорению освоения новых продуктов. В основе первых европейских проектов сетей Ethernet FTTH лежала архитектура, при которой коммутаторы, расположенные на цокольных этажах многоквартирных домов, были объединены в кольцо по технологии GigabitEthernet. Эта структура обеспечивала прекрасную устойчивость к различного рода повреждениям кабеля и была весьма рентабельной, но к ее недостаткам можно было отнести разделение полосы пропускания внутри каждого кольца доступа (1 Гбит/с), что давало в перспективе сравнительно небольшую пропускную способность, а также вызывало трудности масштабирования архитектуры.

Затем широкое распространение получила архитектура Ethernet типа «звезда». Такая архитектура предполагает наличие выделенных оптоволоконных линий (обычно одномодовых, одноволоконных линий с передачей данных Ethernet по технологии 100BX или 1000BX) от каждого оконечного устройства к точке присутствия (pointofpresence, POP), где происходит их подключение к коммутатору. Оконечные устройства могут находиться в отдельных жилых домах, квартирах или многоквартирных домах, на цокольных этажах которых располагаются коммутаторы, доводящие линии по всем квартирам с помощью соответствующей технологии передачи.

Архитектура Ethernet FTTH с топологией «Звезда»:

Архитектуры на базе PON

При использовании архитектуры на базе пассивной оптической сети PON для развертывания сетей FTTH оптоволоконная линия распределяется по абонентам с помощью пассивных оптических разветвителей с коэффициентом разветвления до 1:64 или даже 1:128. Архитектура FTTH на базе PON обычно поддерживает протокол Ethernet. В некоторых случаях используется дополнительная длина волны нисходящего потока, что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям без применения телевизионных приставок с поддержкой IP.

Ниже на рисунке изображена типичная пассивная оптическая сеть PON, в которой используются различные терминаторы оптической сети (opticalnetworktermination, ONT) или устройства оптической сети (opticalnetworkunit, ONU). ONT предназначены для использования отдельным конечным пользователем. Устройства ONU обычно располагаются на цокольных этажах или в подвальных помещениях и совместно используются группой пользователей. Голосовые сервисы, а также услуги передачи данных и видео доводятся от ONU или ONT до абонента по кабелям, проложенным в помещении абонента.

Архитектура пассивной оптической сети (PON):

В настоящее время существует три различных стандарта сети PON, которые приведены в таблице. Параметры полосы пропускания обозначают совокупную скорость передачи данных в нисходящем и восходящем потоках. Эта скорость передачи данных делится между 16, 32, 64 или 128 абонентами, в зависимости от плана развертывания.

Архитектура BPON -- это традиционная технология, которая в настоящее время все еще применяется некоторыми сервис-провайдерами в США, однако она быстро вытесняется другими архитектурами. В то время как EPON была разработана с целью снижения стоимости путем использования технологии GigabitEthernet, архитектура GPON разрабатывалась, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных нисходящего потока, снизить накладные расходы и обеспечить возможность передачи трафика ATM и TDM. Несмотря на добавленную поддержку старых протоколов, эта возможность пока редко используется на практике. Вместо этого архитектура GPON используется в качестве транспортной платформы Ethernet.

Эксперты компании Alcatel-Lucent перечисляют следующие преимущества архитектуры FTTH:

- из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;

- это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;

- решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;

- они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы — за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Достоинства:

- Высокая надежность;

- Конфиденциальность;

- Экономия волокон;

- Нет необходимости в использовании дистанционного питания.

- Простота переконфигурации сети за счет установки в основных узлах распределения оптических кроссовых шкафов. Перекоммутация осуществляется за счет простейшей переустановки патчкордов по соответствующим направлениям (с помощью пигтейлов);

- Простота построения параллельных сетей;

- Для владельцев многоквартирных домов подключение на базе FTTH способно повысить стоимость недвижимости;

- Высокая полоса пропускания, которая позволяет достичь максимальной гибкости при развертывании сервиса в будущем, FTTH полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант развития сетей абонентского доступа с использованием волоконно-оптического кабеля.

Недостатки:

- Наличие терминала / устройства CPE в квартире клиента;

- Сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией.

Хотя сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTB технологией, однако, цены на оборудование снижаются. К тому же без учета стоимости дополнительного оборудования (SetTopBox) и в случае правильного выбора оборудования по ценовой политике с учетом специфики структуры FTTH сети, разница в суммарной стоимости по сравнению с FTTB может быть сведена к нулю. Также использование решений FTTH позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, в первую очередь, за счет уменьшения площади технических помещений, где необходимо размещения оборудования, а также соответственно, снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Очевидно, что для реализации конкурентно-способных услуг необходимо построение сети на базе технологии FTTH.

Существуют системы с пространственным разделением среды, с временным разделением TDM, системы со спектральным разделением WDM.

FTTH- (англ. FibertotheHome- оптическое волокно до квартиры). Учитывая, что российские абоненты проживают в основном в многоквартирных домах, FTTH означает, в отличие от FTTB, доведение оптического волокна до квартиры абонента.

 

 

Описание региона проектирования

Описание: строительство сети доступа с применением технологии FTTH для предоставления широкополосного доступа в Интернет, с учетом

80% охвата пользовательской сети.

Выполнить проектирование сети FTTH, определение кабельных трасс

и расположения узловых элементов, расчет объема трафика, с учетом

исходных данных. Количество квартир и распределение по домам и

подъездам приведены в таблице 1. Задействованные улицы показаны на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Выбранные улицы

 

 

Таблица 1 - Количество домов и задействованные улицы

Улица	Кол-во домов	Подключенных домов	Не подключенных домов
Гипсовая	24	19	5
Валуйский пер.	8	6	2
Камышинская	34	27	7
Прежевальского	46	37	9
Жлобинский пер.	9	7	2

 

В районе улиц:Гипсовая, Валуйский пер., Камышинская,Пер. Прежевальского,Жлобинский пер.121 домов.

 

 

3 Построение примерной схемы сетей доступа

Выбранные нами тарифы показаны на рисунке 3:

Рисунок 3 – Тарифы

 

Количество подключенных пользователей: 173

5/15/20/25/35

– тариф 1 UBR+ (скорость доступа не более 500 Мбит/с);

– тариф 2 UBR+ (скорость доступа не более 300 Мбит/с);

– тариф 3 UBR+ (скорость доступа не более 100 Мбит/с);

– тариф 4 UBR+ (скорость доступа не более 50 Мбит/с);

– тариф 5 UBR+ (скорость доступа не более 25 Мбит/с).

 

1. Вычислим кол-во пользователей для каждого тарифа по формуле:

 = 5

 = 15

 = 19

N  = 24

 = 34

 

N_общ = 97 – общее число подключенных пользователей

 

2. Рассчитаем скорость всех пользователей одного профиля по формуле:

UBR

1) 5 * 500 = 2500

2) 15 * 300 = 4500

3) 19 * 100 = 1900

4) 24 * 50 = 1200

5) 34 * 25 = 850

3. Просуммируем все значения, для того чтобы выяснить необходимую пропускную способность:

2500+4500+1900+1200+850 = 10 950 мбит/с = 10,69гигабит/с