Построение широкополосной сети

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Цель курсового проекта: получить навыки в расчетах параметров сети PON, в разработке схемы организации связи и графически объяснять поведения оптического сигнала при прохождении через компоненты сети PON.

За последнее время увеличился класс и тип услуг связи, которые стали неотъемлемой частью жизни большинства жителей России. С увеличением числа услуг связи (мультисервисных услуг), необходимо увеличивать пропускную способность канала, которая ограничена свойствами направляющей среда. По этой причине необходимо модернизировать существующие сети связи (транспортные сети и сети абонентского доступа), вводя новые технологии или интегрируя их на существующие сети. Основные направления реконструкции сетей доступа связаны с введением  технологии пассивной оптической сети PON (рисунок 1).

 

 

Рисунок 1 – Схема сети широкополосного доступа по технологии PON

 

Сети PON – это семейство быстро развивающихся, наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну. Суть технологии пассивных оптических сетей, вытекающая из ее названия, состоит в том, что ее распределительная сеть строится без каких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров. Следствием этого преимущества является снижение стоимости системы доступа, уменьшение объема необходимого сетевого управления, высокая дальность передачи и отсутствие необходимости в последующей модернизации распределительной сети.

Структурно любая пассивная оптическая сеть состоит из трех главных элементов – оптического станционного терминала OLT, пассивных оптических сплиттеров и оптического сетевого абонентского терминала/устройства ONT/ONU.

Терминал OLT обеспечивает взаимодействие сети PON с внешними сетями, сплиттеры осуществляют разветвление оптического сигнала на участке тракта PON, а ONT/ONU имеют необходимые интерфейсы взаимодействия с абонентской стороны. Технология PON может использоваться для реализации различных вариантов концепции FTTx.

История развития технологии PON началась весной 1995 г., когда группа из семи крупных операторов основала консорциум FSAN (Full Service Access Networks), главной целью которого стала разработка основ для стандартизации этой технологии и активное выведения ее на рынок. В настоящее время при активном участии этого консорциума были определены несколько разновидностей PON, основные из которых впоследствии были стандартизованы Международным союзом электросвязи.

 

 

1 ВЫБОР ТРАССЫ ПРОКЛАДКИ  ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ СВЯЗИ МЕЖДУ  ОПТИЧЕСКИМ ЛИНЕЙНЫМ ТЕРМИНАЛОМ  И ОПТИЧЕСКИМИ СЕТЕВЫМИ ОКОНЧАНИЯМИ

 

 

Масштаб: 1мм = 5м.

 Всего количество: 989 аб.

 

Рисунок 2- Схемы организации связи сети GPON

 

Таблица 1 Количество абонентов и сплитеров

Улица	Дом	Кол-во абонентов	Кол-во сплитеров
Уктусская	41	64	2*32
Уктусская	47	95	3*32
Отто Шмидта	97	64	2*32
Отто Шмидта	95	64	2*32
Отто Шмидта	93	64	2*32
Кыштымский пер.	8а	64	2*32
Кыштымский пер.	8б	16	1*16
Кыштымский пер.	16	4	1*4
Кыштымский пер.	20/8	16	1*16
8 Марта	142	62	2*32
8 Марта	144	64	2*32
8 Марта	144а	4	1*4
8 Марта	146	64	2*32
8 Марта	150	32	1*32
Щорса	92	32	1*32
Щорса	92 к.7	16	1*16
Щорса	92 к.6	16	1*16
Щорса	92 к.5	16	1*16
Щорса	92 к.4	8	1*8
Щорса	92 к.2	16	1*16
Щорса	92 к.1	16	1*16
Щорса	94а	64	2*32
Щорса	94	64	2*32
Щорса	94б	16	1*16
Щорса	96	96	3*32

 

 

 

2 ВЫБОР ОПТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ СЕТИ PON

 

 

2.1 Выбор оборудования  OLT

 Оборудование компании ZyXEL OLT – 1308H

 

Рисунок 3 Оборудование OLT компании ZyXEL OLT – 1308H

 

Характеристики:

 

• 8 GEPON-интерфейсов (разъем SC-типа)
• длина волны: 1.31 мкм для канала upstream и 1.49 мкм 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.

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).

Управление:

• Web-based management;
• Telnet CLI;
• SNMP v1, v2;
• RS-232 local console.

 

2.2 Выбор оборудования ONU

 

 Оборудование компании ZyXEL ONU PSG-1282NV

Рисунок 4.Оборудование ONU компании ZyXEL ONU PSG-1282NV

 

Характеристики:

Конструктивные особенности

• 1 оптический порт SC/UPC GPON ITU-T G.984

• 4 порта 10/100Base-TX

• 2 порта FXS для совершения вызовов через VoIP

• Wi-Fi точка доступа IEEE 802.11n MIMO 2x2

• 1 порт RF для CATV

• Индикаторы состояния портов устройства

• Установка на столе или на стене.

 

Функциональные характеристики

• Инкапсуляция с шифрованием AES в канале GPON

• Поддержка динамического выделения пропускной способности согласно ITU-T G.984.3

• Ограничение полосы пропускания трафика,

• Величина MAC-таблицы: 255 адресов

• Фильтрация MAC-адресов

• Ограничение количества MAC-адресов

• Защита от подмены МАС-адресов

• Поддержка 802.1p (до 8 приоритетов и до 4 очередей)

• Маркировка приоритетов ToS/DSCP

• Class of Service based on UNI, VLAN-ID, 802.1p bit, ToS/DSCP

• Контроль широковещательного/многоадресного/DLF трафика

• Поддержка VLAN 802.1Q

• VLAN стекирование (Q in Q IEEE 802.1ad)

• Максимальное количество VLAN: 24 CVLAN+24 SVLAN

• Поддержка TLS

• Возможность работы в режиме маршрутизатора или моста

• Трансляция сетевых IP адресов NAT с возможностью проброса портов

• Встроенный PPPoE-клиент

• Встроенный DHCP сервер

 

Оптические характеристики
Оптический кабель	G.653/G.657, одноволоконный
Длина волны	1310 нм (от абонента),1490 нм (к абоненту)
Пропускная способность порта WAN к абоненту : от абонента	2488 Мбит/с : 1244 Мбит/с
Максимальное расстояние	20 км
Соответствие стандарту	Class B+ ODN с чувствительностью -8 ~ -28dBm
Оптическая мощность передатчика	0.5 дБм ~ 5 дБм
Возможности многоадресной рассылки
Отслеживание IGMP	IGMP v1/v2/v3
Функция FastLeave	поддерживается
CATV
Выходной уровень сигнала	>18 дБмВ
Возможности VoIP
Протоколы сигнализации	SIP v2, ITU-T H.248, MGCP
Голосовые кодеки	G.711a/u, G.723, G.726, G.729a/b
Факс	T.38
Дополнительные функции	• Цифровая эхокомпенсация  • Генерация комфортного шума  • Регулировка громкости принимаемого и передаваемого звука
Беспроводная точка доступа
Поддерживаемые стандарты	IEEE 802.11b/g/n
Режимы шифрования	• Открытая сеть  • Статические и динамические ключи WEP (64/128 bit)  • WPA / WPA-PSK  • WPA2 / WPA2-PSK
Фильтрация	по MAC-адресам
Выбор канала	• Автоматический  • Ручной
Несколько SSID	поддерживается
Поддержка распределенной сети	WDS
Поддержка IGMP	IGMP v1/2/3
Наличие WPS	Аппаратная кнопка (защищенная настройка беспроводного оборудования)

 

2.3 Выбор оптического  кабеля для сети PON

 

Для проектировании используем кабель типа ДПС-П-32А-2-(4)- 7кН и InHome Riser ОБВ с одномодовым волокном G.657

 Кабели ДПС применяются для прокладки в грунт, включая болота и неглубокие несудоходные реки, в кабельной канализации, трубах, лотках, блоках, тоннелях, коллекторах, по мостам и эстакадам, между зданиями и сооружениями, внутри зданий; при наличии особо высоких требований по механической устойчивости.

Кабели  InHome Riser ОБВ применяются для прокладки внутри зданий, по внешним фасадам зданий, в кабельных лотках, в кабельных каналах, кабельной канализации, трубах, блоках, тоннелях, для подвеса на опорах воздушных линий связи, линий электропередач, столбах освещения, между зданиями и сооружениями, с прямым доступом к волокнам.

Рисунок 5. Конструкции кабеля ДПС-П-32А-2-(4)- 7кН

 

Рисунок 6. Конструкции кабеля InHome Riser ОБВ

 

Таблица 1 Характеристика кабеля ДПС П 20A 2 (4) 7кН

Характеристика	Значение
Тип конструкции кабеля	Пучковый кабельный сердечник
Тип оптического волокна	Одномодовое
Число оптических волокон	32
Материал силового элемента	Стеклопластик
Материал влагозащитной оболочки	Полиэтилен высокой плотности
Тип защитного покрытия	Броня из стальных проволок
Строительная длинна, км	1
Допустимое тяговое усилие, кН	7,0

 

 

 

3 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВО ОБОРУДОВАНИЯ  OLT, КОЛИЧЕСТВО ОПТИЧЕСКИХ ПОРТОВ И КОЛИЧЕСТВО ВОЛОКОН

 

Расчет количества оборудования производится по формуле (3.1):

 

       (3.1)

 

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

NАБ – количество потенциальных абонентов;

NП – количество оптических портов OLT.

 

 

Отсюда следует, нам понадобится 4 OLT.

 

Расчет числа оптических портов производится по формуле (3.2):

 

.       (3.2)

 

Количество оптических волокон содержащихся в оптическом кабеле, проложенный от оборудования OLT до здания абонентов равно количеству оптических портов оборудования OLT.  Количество ОВ равно 31 .