Проектирование архитектуры оптической сети доступа по технологии GPON для многоквартирного дома.

 

6.1 Задание:

Исходные данные для расчета выбираются из таблицы8.

 

Таблица8 – Перечень домов для проведения проектных работ в городе N

 

N	Домов	Этажей	Подъездов	Кол-во кв.
11	6	12	3	4

 

6.2 Схема организации связи

 

Рисунок 27– Схема организации связи по технологии PON

 

Классическая PON-сеть состоит из:

- Центрального станционного устройства OLT (OpticalLineTerminal), которое служит для агрегации потоков оптических сетей (деревьев). Для построения оптической пассивной сети помимо оптоволокна используются:

- OLT (OpticalLineTerminal) -оптические линейные терминалы, обеспечивающие коммуникацию сети PON и внешних сетей.

- Модули SFP OLT для подключения PON, с увеличенной мощностью и кодировкой сигнала;

- ONU (OpticalNetworkUnit) - конечный сетевой блок (модем) у абонента.

- Сплиттеры - пассивные разветвители в узлах сети.

 

- Распределительной оптической сети ODN (OpticalDistributionNetwork), состоящей из:

- Магистрального оптического фидера (волокна);

- Сплиттеров, разветвляющих оптический сигнал на ветви оптического дерева;

- Распределяющих оптических волокон (ветвей) дерева PON-сети;

- Оконечных отводных абонентских кабелей (Drop-окончаний), которые в зависимости от типа оконечного абонентского устройства и количества каскадов сплиттеров на сети могут быть оптическим волокном, кабелями Ethernet, xDSL, E1;

- Оконечных абонентских устройств ONU (OpticalNetworkUnit) или ONT (OpticalNetworkTerminal), которые в зависимости от их типа могут устанавливаться в распределительном шкафу, в здании, в помещении абонента и предоставляют конечным абонентам различные порты доступа в зависимости от типа и модели устройства: Ethernet, иногда VDSL – основной вид порта, дополнительно - кабельного телевидения, подключения телефона, Е1. В пассивной оптической сети PON 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.

 

6.3Расчет нагрузки

Абонентам (физическим лицам), относящимся к сегменту массового рынка (население), юридическим лицам, относящимся к категории SOHO, планируется предоставление следующих услуг связи с использованием сетей широкополосного доступа на базе технологии GPON: 

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

· услуги телефонной (местной, зоновой, МГ/МН) связи и услуги по передачи данных с целью передачи голосовой информации, включая услугу «Расширенный коммуникационный сервис» (аналог сервиса Skype), 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, а также в перспективе - в стереоскопическом формате (3D).

Для выбора активного оборудования необходимо произвести расчет типового трафика.

Перспективная (максимальная) трафик модель услуг связи физических лиц на базе технологии GPON представлены в таблице (таблица 9).

 

 

Таблица 9 – Типовая трафик модель услуг связи

 

№ п/п	Услуга связи	Направление передачи
		Downstream	Upstream
1	Широкополосный доступ в Интернет	200 Мбит/с	50 Мбит/с
2	Услуга телефонной связи на базе VoIP	1 Мбит/с	1 Мбит/с
3	Телевизионное вещание по протоколу IP	75 Мбит/с	-
4	Видео по запросу по протоколу IP	75 Мбит/с	-
5	Услуга «Охранная сигнализация»	0,1 Мбит/с	0,1 Мбит/с

 

Нагрузка определяется из выражения:

 

B₀=(В_ПДk_ПД +B_VoIP k_VoIP+B_VoDk_VoD+В_ОСk_ОС)N_АБ,(1)

 

где В_ПД – скорость передачи данных, МБит/с;

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

В_IPTV – скорость потока в сетях телевизионного вещания», МБит/с;

В_ОС-скорость потока в сетях «Охранная сигнализация»

N_AB- количество жителей

k – коэффициент определяющий число абонентов пользующихся конкретной услугой из общего числя абонентов.

Так для услуги VoIP число пользователей составит 15%, от общего числа абонентов, для ПД – 70%, для VoD – 20%, IPTV-50%, дляуслуги «Охранная сигнализация» - 10%

 

Передача данных определяется по формуле:

 

В_ПД = N_AB*0,7*200Мбит/сек                     (2)

                      В_ПД = 864*0,7*200 Мбит/сек =12,96 Гбит/сек

 

Передача голоса определяется по формуле:

 

B_VoIP= N_АБ*0,15*1Мбит/сек                      (3)

B_VoIP= 864*0,15*1 = 0,129 Гбит/сек

 

Телевизионное вещание по протоколу IP:

 

B_IPTV=N_АБ*0,5*75Мбит/сек                  (4)

B_IPTV=864*0,5*75=32 Гбит/сек

 

Передача видео по запросам определяется по формуле:

 

B_VoD=N_АБ*0,2*75Мбит/сек                       (5)

B_VoD=864 *0,2*75=12,9 Гбит/сек

 

Дляуслуги «Охранная сигнализация»определяется по формуле:

 

В_ОС =N_АБ*0,1*1Мбит/сек        (6)

                             В_ОС =864*0,1*1=0,086 Гбит/сек

 

Определяем суммарную нагрузку

 

B₀=12,96+0,129+32+12,9+0,086=58,07 Гбит/сек

 

Суммарная величина трафика в узле составляет 58,07Гбит/сек, что при строительстве сети доступа на основе оборудования PON для включения в мультисервисную сеть не превышает возможностей четырех интерфейсов 10GBaseX (трех основных и одного резервного).

Проектирование магистрального участка сети

 

Магистральная сеть – это участки линейно-кабельных сооружений сети и ВОК нанаправлении от ODF СУ до оптического распределительного шкафа (ОРШ) Магистральный участок сети PON начинается от OLT и заканчивается ОРШ. В его состав входят магистральный кабель, ОРШ и оборудование установленное внутри него.

 

 

Рисунок 28– Схема магистрального участка сети PON

 

В проектируемом районе выбирается для проектируемой сети топология типа многоуровневая (каскадная) схема сети PON.

 

Рисунок 29–Варианты реализации сплиттерной схемы

 

Для построения городских сетей PON рекомендуется использовать двухкаскадную схему: 1:2 (первый уровень каскадирования) — 1:32 (второй уровень каскадирования).

На практикедопускаетсяприменять дополнительные варианты каскадирования: 1:4 – 1:16, однокаскадной схемы1:32.. Разветвители последнего (абонентского) уровня должны быть как можно ближе к абоненту. Разветвители других уровней ветвления должны оптимально распределяться по всей сети.

Для прокладки на магистральном участке сети PON в районе многоэтажной застройки должен использоваться ВОК большой емкости (не менее 32 ОВ) с многомодульной структурой.

Общий принцип определения количества требуемых ОВ на одно здание – одно ОВ на каждые 64 квартиры (без учета резерва). Избыточность ОВ на магистральном участке PON определяется по схеме 1+2, т.е. на каждое ОВ в нагрузке требуется два резервных ОВ. На магистральном участке должен применятся ВОК с одномодовыми ОВ.

Возможное количество задействуемых (расчётная ёмкость) волокон в магистральном кабеле определяется следующим образом:

- количество квартир охватываемого жилого района /64 с округлением до большего четного числа, общая емкость кабеля определяется как количество задействованных волокон плюс 30% резерв

 

N_ов=N_кв./64 х 1,3                                              (7)

 

N_ов = 144/64х1,3=3

Где

 

На окончание магистрали необходимо устанавливать ОРШ или магистральные муфты.

 

Распределяем кабель по домам

 

Таблица 10 – Распределение ОВ по подключаемым зданиям

 

	Адрес		Всего квартир	Nов
1	А		144	4
2	Б		144	4
3	В		144	4
4	Г		144	4
5	Д		144	4
6	Е	144		4
	Всего			26

6.4 Проектирование станционного оборудования

Станционный участок GPON составляет сетевой узел (СУ), на котором располагается оптический кросс(ODF), оборудование OLT и оборудование контент-провайдеров для предоставления услуг. OLT производит конвертацию входящего потока данных (Ethernet), и передачу данных по сети PON. Посредством конфигурирования OLT производится выбор пакета услуг доступных абоненту. Функция IGMP proxy в OLT позволяет осуществлять управление многоадресной рассылкой, а (DHCP Relay) позволяет производить идентификацию абонента в сети.

Для выбора оптического линейного терминала(OLT) необоходимо расчитать число портов, необходимых для подключения всех квартир. 

 

Расчет количества оборудования производится по формуле:

                                                  (8)

где,

m – количество абонентов поддерживаемых одним оптическим портом OLT (64);

N _АБ – количество потенциальных абонентов;

N _П – количество оптических портов OLT.

 

Расчет числа оптических портов производится по формуле:

                                                         (9)

Количество оптических волокон содержащихся в оптическом кабеле, проложенный от оборудования OLT до здания абонентов равно количеству оптических портов оборудования OLT. Оптический кросс ODF на СУ должен размещаться в непосредственной близости от стоек (шкафов) с оборудованием OLT. Прямое соединениемагистральных линий с оптическими интерфейсами оборудования OLT выполняется спомощью оптических шнуров (патч-кордов) без разделения ODF на линейную истанционную стороны.

 

6.5Проектирование распределительного участка сети

Распределительная сеть состоит из трех участков:

 

- внешние распределительные участки от ОРШ до кабельных вводов в жилые дома

в городской застройке или до внешних распределительных устройств –в частном

секторе;

- распределительные участки внутридомовой разводки в городской застройке;

- участки абонентской проводки – это участки подключения (инсталляции) абонентов от распределительных устройств в подъездах домов до абонентских терминалов в квартирах, офисах (в городской застройке) или от внешних распределительных устройств (муфт, ОРК, оптических кабельных ящиков) до абонентских терминалов в домах в частном секторе.

 

ВОК распределительной сети внутридомовой разводки выбирается исходя изпринятой технологии каблирования жилого дома.

Распределительный кабель для внутренней прокладки в здании должен иметьоболочку, не распространяющую горение.

Количество волокон распределительного кабеля: для внешней прокладки – 4-48, для внутренней горизонтальной проводки – 1-48, внутренней вертикальной проводки – 1-64.

Прокладка распределительного кабеля разделяется на два типа участков:

· прокладка в горизонтальном трубопроводе: обычно, по подвалу и чердаку. Реже на этажном переходе на другую сторону лестничной клетки;

· прокладка в вертикальном трубопроводе: по существующим кабельным каналам(стоякам) слаботочной проводки или по закладным вертикальным трубам.

 

Выбор типа и марки кабелей должен соответствовать условиям прокладки. Оптические распределительные коробки, боксы (ОРК) входят в состав устройств распределительной сети PON и являются коммутационными узлами между абонентскими подключениями и ОРШ магистральной сети. ОРК предусматриваются к установке на стенах в подъездах жилых домов или в монтажных нишах и разделяются на оконечные, проходные и с возможности внутренней установки оптических разветвителей (сплиттеров). Оконечными устройствами распределительной сети являются оптические распределительные коробки, устанавливаемые на лестничной клетке здания. Производители оптического оборудования предлагают широкую номенклатуру оптических коробок в зависимости от количества подключаемых абонентов PON. Существуют ОРК на 2, 4, 6, 8, 12, 24, 32 порта.

 

Выбираем тип и марку распределительного кабеля:

 

Кабель волоконно-оптический ОКГ-32(G.652.D)-TП 0,5Кн

 

Таблица 11 – Характеристики ОК

 

Класс	Кабель оптический
Страна-производитель	Россия
Тип защитного покрова	Оболочка
Материал оболочки	Полиэтилен (РЕ)
Тип волокна	Одномодовое
Кол-во волокон	32
Тип силового элемента	Стеклопластиковый пруток
Способ монтажа	В трубу

 

 

 

Рисунок 30 – Схема организации распределительной сети дома

6.6Абонентский участок

 

Абонентский участок сети доступа начинается от этажной распределительной коробки и заканчивается абонентским терминалом.

Для подключения абонентов выбираем абонентский одноволоконный кабель Тип волокна G.657A

Применяется для прокладки внутри зданий и помещений, в кабельных лотках, в кабельных каналах, кабельной канализации, трубах. Для наружной прокладки по внешним фасадам зданий, а также для изготовления оптических шнуров.

Кабель содержит одно оптическое волокно в буферном покрытии, на которое наложен слой упрочняющих нитей. Оболочка кабеля изготавливается из полимерной композиции, не распространяющей горение, не содержащей галогенов с низким дымовыделением. Буферное покрытие изготавливается натуральным цветом. Оболочка кабеля изготавливается в оранжевом цвете.

Для подключения оконечных устройств необходимы патч-корды длиной 3 метра.

В жилых помещениях для подключения оконечных абонентских устройств к сети доступа размещаются оптические кросс-розетки.

6.7 Комплектация оборудования сети GPON

Таблица 12 – Комплектация станционного участка сети

 

Наименование	Тип	Количество
Шкаф 19”, 18U	GYDERS GDR-66035G	1	2	12
OLT	V-SOL V2801SG ONU GPON/GEPON	1	2	12
Кросс	NMF-RP08SCUS2-WS-ES-1U-GY	1	2	12
Патч-корд	TWT-LC-CS/SU-2.0	26	52	312
Пигтейл	SC/UPC SM	26	52	312

 

Таблица 13 – Комплектация магистрального участка сети

 

Наименование	Тип	Количество
Кабель магистральный	FO-DPE-IN/OUT-95-8-LSZH-BK	1	2	12
Муфта	TDM SQ 0543-0002	4	8	48
Сплиттер	D-Link Splitter AnnexA ADSL DSL-30CF/RS	4	8	48

 

Таблица 14 – Комплектация распределительного участка сети

 

Наименование	Тип	Количество
Кабель вертикальный	PALMEXX Toslink/SPDIF Optical M-M, 1m	1	2	12
ОРШ	EKF mb21-24-bas	1	2	12
Сплиттер 1х4	Hyperline FO-SPL-1x4-E11-3.0-3M	2	4	24
Сплиттер 1х16	PLC 1x16 3.0мм 17SC/APC	2	4	24
ОРКС-4	TOPLAN КРНМ-Top-04LC/U-OS2-GY-DIN	40	80	480

 

Таблица 15 – Комплектация абонентского участка сети

 

Наименование	Тип	Количество
Кабель абонентский (дроп-кабель)	Atcom Optical TosLink - TosLink, 1.8 м	160
Оптическая розетка ОРА	RS-01	160
Оптический терминал	Netlink ONT FD600-111G-HZ600 УТ000001885	160