4 РАССЧЕТ ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ
СЕТИ GPON
Нагрузка, создаваемая всеми
пользователями, определяется из выражения:
, (4.1)
где ВПД – скорость
передачи данных, МБит/с;
ВVoIP – скорость
трафика в IP-телефонии, кБит/с;
ВIP-TV – скорость
потока IP-телевидения, МБит/с;
- 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
– 65%, для IP-TV – 20%.
Расчет нагрузки:
- Передача цифрового телевидения:
ВПД = Nаб * 0,65 * 10Мбит/с (4.2)
ВПД =989*0,65*10Мбит/с=642
Мбит/с
- Передача голоса:
ВVoIP = Nаб * 0,15 * 128кбит/с (4.3)
ВVoIP = 989 * 0,15 *
128кбит/с=18Мбит/с
- Передача IP-телевидения:
В IP-TV = Nаб * 0,2 * 10Мбит/с (4.4)
В IP-TV = 989* 0,2 *
10Мбит/с=198 Мбит/с
Определяем суммарную нагрузку:
В0 = ВПД + ВVoIP + ВIP-TV (4.5)
В∑ =642+18+198=858
Мбит/с
Рисунок 4 – Диаграмма распределения
нагрузки
5 РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЮДЖЕТ
СИСТЕМЫ
Определить дальность связи
в сети PON с учетом количества пользователей
закрепленных за одним оптическим портом.
Для этого определить энергетический
потенциал системы по формуле (5.1):
(5.1)
Тогда, выражение для баланса
энергетического бюджета можно представить
равенством (формула 5.2):
, (5.2)
где L – длина линии от станционного
оборудования OLT до «самого» удаленного
абонента;
αов – километрическое
затухание оптоволокна;
Nнс – количество
сварных соединений;
αнс – вносимые
потери сварным соединением;
Nрс – количество
оптических разъемных соединений;
αрс – вносимые
потери разъемным соединением;
Nор – количество
оптических разветвителей;
αор – вносимые
потери оптическим разветвителем;
αд – дисперсионные
потери в оптоволокне.
Выражаем длину линии из формулы
энергетического потенциала:
L =
(5.3)
Полученное значение длин линии
связи L сравнить с длиной пути прокладки
оптического кабеля L* от оборудования
OLT до самого дальнего пользователя:
L > L*,
Данное равенство выполняется.
Количество оптических разветвителей
определяется по формуле (14):
, (5.4)
где Mор – количество
выходных портов оптического разветвителя.
Для упрощения расчетов использовать
однотипные оптические расветвители в
узлах древовидной топологии.
6 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ
СВЯЗИ
Схема организации связи разрабатывается
с учетом рассчитанного числа оборудования
OLT, количества оптических портов (оптического
волокна) и количеством оптических разветвителей.
Строить древовидную топологию сети PON.
Рисунок 6 – Древовидная топология
сети PON
По древовидной топологии разработана
схема организации связи, которая приведена
на рисунке 7.
На рисунке 7 показан оптический
кабель, подписана его маркировка и показаны
волокна. Оптические волокна, показанные
сплошной линией отведены на расширение
сети. Оптические волокна изображенные
другим типом линии предназначенные для
организации связи 989 абонентов. Оптические
кроссы стоят в каждом доме.
Рисунок 7 – Схема организации
связи сети PON
7 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ
УРОВНЕЙ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
ДЛЯ ВОСХОДЯЩЕГО И НИСХОДЯЩЕГО ПОТОКА
По разработанной схеме организации
связи строим две диаграммы уровней оптического
сигнала всех «ветвей» сети PON для восходящего
и нисходящего трафика.
Диаграмма строится из зависимости
уровня оптического сигнала в узлах сети
(оптический разветвитель, оптический
разъем) от длины оптического участка,
это длина оптического волокна между лазерным
диодом оборудования OLT и фотоприемником
оборудования ONU, которое устанавливается
непосредственно у абонента. Вносимые
потери сварными соединениями учесть
с вносимыми потерями оптического волокна,
поэтому на диаграмме будут отображены
три участка:
1) потери в оптоволокне
и на сварных соединениях;
2) потери на оптических
разъемах;
3) потери на оптических
разветвителях.
На диаграмме показана чувствительность
фотоприемника оборудования ONU
Рисунок 8.1 - Диаграмма уровней
оптического сигнала для восходящего
потока.
Рисунок 8.2 - Диаграмма уровней
оптического сигнала для нисходящего
потока.
Заполняем таблицу 3 для «самого
дальнего» абонента. Запас по мощности
определяется как разность уровня сигнала
на входе фотоприемника и чувствительностью
фотоприемника, полученный результат
берется по модулю. Излишки запаса по модулю
определяются как разность запаса по мощности
и рекомендованным значением запаса по
мощности комитетом ITU-T. Рекомендуемый
запас по мощности составляет 4,8 дБ.
Таблица 3 – Расчетные параметры
бюджета линии
Параметры объекта |
Значения |
Выходная мощность ЛД, дБм |
OLT |
19 |
ONU |
5 |
Чувствительность фотодиода,
дБм |
OLT |
1 |
ONU |
23 |
Бюджет линии |
, дБ |
4 |
, дБ |
4 |
Потери на оптических разъемах,
дБ |
0,38 |
Потери в волокне и сростках
на длине L, дБ |
0,29 |
Потери в оптических разветвителях,
дБ |
16,5 |
Общие потери в линии, дБ |
17,13 |
Запас по мощности, дБ |
5 |
Излишки запаса по мощности,
дБ |
0,2 |
8 РАСЧЕТ БЮДЖЕТ ВРЕМЕНИ НАРАСТАНИЯ
Время нарастания в системе
рассчитывается так, чтобы обеспечить
нормальную работу рассматриваемой линии
на данной скорости. Время нарастания
фронта и время спада импульса определяется
стандартом IEEE [8] так: время нарастания
– это время, требуемое для роста интенсивности
света от 0,1 до 0,9 номинального значения.
Время спада – это время, требуемое для
спада интенсивности света от 0,9 до 0,1 номинального
значения.
Уравнение связывает время
нарастании интенсивности света в системе Tr с временами
нарастания составляющих ее элементов:
, (8.1)
где
,
и
– времена нарастания передатчика
света оптического кабеля и приемника
света, соответственно [8].
Мы можем связать ширину полосы,
Δf и время нарастания Tr с помощью
следующего выражения:
, (8.2)
Это выражение, с другой стороны,
говорит нам, что такое соотношение между
шириной полосы и временем нарастания
соответствует линейной системе. С величиной
0,35 для произведения
нужно обращаться очень аккуратно.
При проектировании оптоволоконных линий,
как правило, используют эту величину,
для того чтобы сохранить некий консерватизм
в подходе к решению.
Можно предположить, что соотношение
между скоростью передачи В, и шириной
полосы, Δf, зависит от
формата цифрового потока, т.e. от того,
будет это RZ или NRZ формат.
Следующие ниже указания могут
быть полезными при проектировании оптоволоконных
линий. Если их соблюдать, то можно быть
уверенным в том, что ширина полосы системы
будет достаточна для обработки битовой
скорости В.
Tr должно быть меньше максимального
значения линейного кода RZ:
Tr ≤ 0,35/В, (8.3)
Когда задана полоса на уровне
–3 дБ для оптоволоконных приемников,
время нарастания приемника может быть
вычислено из уравнения (11), где под Δf понимается
полоса приемника:
(8.4)
Вычислить время нарастания
системы, используя 10% коэффициент ухудшения,
так:
(8.5)
можно вычислить из
выражения:
, (8.6)
где
– время нарастания, определяемое
дисперсией групповых скоростей;
– время нарастания,
определяемое модовой дисперсией.
Для одномодового волокна
равно нулю и
, a
можно вычислить из следующего приблизительного
соотношения:
, (8.7)
где D – дисперсионный
параметр оптоволокна;
∆λ – ширина спектра оптического
источника на уровне половины от максимума;
L – длина линии передачи в км.
Сравним значение (8.3) с расчетным
значением выражения (8.5), т. е условия
выполняется 0,349 нс < 0,35 нс. Компенсатор
дисперсии не нужен
9 РАСЧЕТ ОТНОШЕНИЯ МОЩНОСТИ
ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА К МОЩНОСТИ
ШУМА
Отношение оптической мощности
полезного к мощности шума определяется
по формуле (24):
, (9)
где Рout – выходная
мощность ЛД;
αL – общие потери в линии на участке
между оборудованием OLT и ONU (для самого
дальнего абонента) в дБ;
Δv0 – оптическая
ширина полосы;
h – постоянная Планка;
v – оптическая частота.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Курсовой проект широкополосной
пассивной сети GPON.
В проекте был применён оптический
кабель марки ОКСТЦ-10-0,1-0,22-24(2,7) и ОКСТЦ-10-0,1-0,22-16(2,7),
предназначенный для прокладки в кабельной
канализации, трубах, блоках, коллекторах
Модуль содержит 24 волокна. Строительная
длина выбранного кабеля составляет 1000
м. Длинна трассы составила 1,45 км . В проекте
используется 38 сплиттеров на 32 порта.
В проекте было выбрано и расчитано:
- трасса прокладки оптического
кабеля связи между оптическим линейным
терминалом и оптическими сетевыми окончаниями.
- оптические компоненты сети PON 3 количество оборудования OLT, количество оптических портов и количество волокон
- пропускную способность сети GPON
- энергетического бюджет системы
- бюджет времени нарастания
- отношения мощности оптического
сигнала к мощности шума
Разработана схема организации
связи.
Построены диаграммы уровней оптического
сигнала для восходящего и нисходящего
потока
.
БИБЛИОГРАФИЯ
1 Фокин, В. Г. Оптические
системы передачи и транспортные
сети : учеб. пособие для вузов / В.
Г. Фокин.- М. : ЭКОТРЕHДЗ, 2008
2 Грачев А.Ф., Чернышевская Е.И.,
Пустова Г.Н. Выпускная квалификационная
работа: Методические указания. – Новосибирск,
1999.
3 Иванов А.Б. Волоконная оптика:
компоненты, системы передачи, измерения.
– М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999.
- Кох Р., Яновский Г. Эволюция
и конвергенция в электросвязи. – М.: Радио
и связь, 2001.
- Скляров О.К. Волоконно-оптические
сети и системы связи. – М.: СОЛОН-Пресс,
2004.
- Стерлинг Дональд Дж. Техническое
руководство по волоконной оптике. – М.:
Издательство «ЛОРИ», 2001.