Строение оптического кабеля 3 страница

Методы обеспечения качества обслуживания занимают одно из важнейших мест в технологиях сетей с коммутацией пакетов, так как без их применения невозможна работа современных мультимедийных приложений, таких как IP-телефония, видео- и радиовещание, интерактивное дистанционное обучение и т.п. Эти методы оперируют параметрами, характеризующими скорость передачи данных, задержку пакетов и потерю пакетов. Набор механизмов достаточно широк и большинство из них учитывает и использует в своей работе факт существования в сети трафика различного типа.

В зависимости от класса обслуживания, подключаемым абонентам может предоставляться либо гарантированная полоса пропускания (CBR), либо негарантированная (UBR).

Для более точного расчета пропускной способности проектируемой сети доступа необходимо разделить трафик на профили.

Одним из способов обеспечения качества обслуживания пользователя является ограничение скорости доступа для безлимитных тарифных планов.

Для пользователей имеющих лимит трафика, входящего в оплату, доступ в сеть ограничивается тем, что за каждый превышенный Мбайт придется заплатить. Для этих тарифных планов оговаривается, что скорость доступа определяется техническими возможностями узла, к которому осуществляется подключение.

Рассчитаем трафик, генерируемый пользователями выходящими в интернет. Предположительно, расчет ведем из условия, что только 20% пользователей получают информацию одномоментно. Данное процентное соотношение опирается на статистические данные накопленные в сетях аналогичных операторов. Всего проектируемое количество подключившихся к услуге «Интернет» составляет 910 абонентов, тогда одномоментно в сети будут находиться 182 индивидуальных пользователей (20% от общего количество).

Для магистральной сети необходимо соблюдение условия:

+ + < 10 Gb/s

Предположим, что все пользователи в какой-то момент времени выберут безлимитные тарифы в соответствии с с тарифами, предложенными в таблице 2.4. Количество пользователей для каждого профиля вычислим по формуле:

где – количество пользователей профиля;

N – общее количество пользователей узла святи;

– количество пользователей i-го профиля, выраженное в процентах.

Скорость для всех пользователей одного профиля рассчитываем по формуле:

где S_i – скорость доступа для всех пользователей одного профиля;

– скорость доступа для каждого профиля.

На основании формул (1.17) и (1.18):

Кбит/с

Рассчитаем и сведем в таблицу 2.4 трафик генерируемый пользователями сообразно своего тарифа.

Таблица 2.4

Распределение тарифов

Тариф, кбит/с	Процентное распределение	Количество абонентов	Трафик Гбит/с
	40 %		0,372736
	25 %		0,464896
	20 %		0,745472
	10 %		0,745472
	5 %		0,471040

 

=0,372736+0,464896+0,745472+0,745472+0,471040=2,799616 Гбит/с.

 

Напомню, что данную нагрузку возможно создать, если все пользователи воспользуются специальными программами, генерирующие максимальный трафик, например торрентами.

Рассчитаем трафик генерируемый пользователями VOD сервиса. По статистике Российских операторов, данной услугой пользуются не боле 10% подписчиков, и не более 20% одновременно. Тогда:

=8*910*0,2=1,456 Гбит/с

 

Суммарный трафик, приходящийся на магистраль, рассчитаем, сложив все генерации:

= + + =0,321+2,8+1,456=4,577 Гбит/с

При расчетах соблюдается условие < 10 GE для магистральной сети, поэтому выбранный вариант построения сети доступа является правильным.

Выполнение решений проекта позволит: повысить доходность от эксплуатации построенной ШПД; наполнить рынок конкурентоспособными услугами; сократить затраты на эксплуатацию существующих аналоговых систем связи и создать новые оптические линии; обеспечить занятость высококвалифицированного персонала ООО "ПЭС"; повысить имидж ООО "ПЭС", как оператора связи.

2.3 Выбор оборудования для проектируемого ШПД

 

На сегодняшний день большое разнообразие фирм предоставляют оборудование станционного участка такие, как Hewlett-Packard, Ericsson, Cisco, Inoma Comp, группа компаний «Натекс», Rohde&Schwarz, AMP netconnect, 2N teleromunikage, Nokia Siemens Networks, UTStarcom, Элтекс (Eltex), Huawei и имеют многолетний опыт работы в данной области. Политика региональных компаний ООО «ПЭС» является приобретение отечественного оборудования компании «HUAWEI» КНР. В числе постоянных заказчиков:

- крупные операторы связи (ООО «ПЭС», ОАО «Ростелеком», ОАО «Транстелеком»);

- электроэнергетические и нефтегазовые компании;

- министерства и ведомства РФ и стран СНГ.

«HUAWEI» - разработчик и изготовитель современного телекоммуникационного оборудования. Компания предлагает линейку конвергентных продуктов и комплексных решений, направляя свои ресурсы на разработку сетей следующего поколения.

Технологические возможности:

- вся продукция разрабатывается и производится только с самыми современными элементами поверхностного монтажа, что позволяет улучшить технологии и качества сборки и монтажа;

- изделия разрабатываются с помощью современных систем автоматизированного проектирования (САПР), что позволяет перейти на безбумажную технологию и сквозное автоматизированное производство с контролем параметров на всех технологических этапах, кроме того, обеспечивается быстрота и гибкость перенастройки оборудования на изготовление различных изделий и модулей;

- в процессе производства продукции используются новейшие компоненты высокой плотности интеграции от ведущих мировых фирм;

- предприятие является владельцем собственных высокопроизводительных линеек автоматизированного SMD-монтажа, производительность которых более 1 млн. портов в год;

- разработка собственного программного обеспечения позволяет постоянно модернизировать производимый продукт под нужды покупателя.

 

2.3.1 Оборудование станционного участка

В каталоге оборудования связи для мультисервисных сетей фирмы ООО «Элтекс» имеется станционный терминал LTE - 8ST. Устройство позволяет подключить до 512 (8×64) оконечных абонентских терминалов (ONT) NTE - 2. Так как коэффициент сплиттирования выбран 1:64, то к одному LTE - 8ST подключается до 512 (8×64) NTE - 2.

Станционный терминал LTE - 8ST предназначен для связи с вышестоящим оборудованием и организации широкополосного доступа по пассивным оптическим сетям. Связь с сетями Ethernet реализуется посредством Gigabit uplink интерфейсов, для выхода в оптические сети служат 8 интерфейсов GEPON.

Каждый интерфейс поддерживает соединение с 64-мя абонентскими оптическими терминалами по одному волокну, динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) позволяет предоставлять пользователю полосу пропускания до 1Гбит/с.

Устройства позволяют подключить до 512 (8х64) оконечных абонентских терминалов (ONT). Выбранное оборудование OLT по технологии GEPON применяется в жилых комплексах для построения сетей широкополосного доступа к услугам Интернет, IP TV, IP – телефонии.

Станционный терминал LTE - 8ST имеет следующие технические характеристики, таблица 2.5:

 

 

Таблица 2.5 Технические характеристики LTE - 8ST

Параметры Ethernet
Количество интерфейсов Ethernet
Разъём	RJ-45	SFP
Скорость передачи, Мбит/с	10/100/1000 дуплекс/полудуплекс	1000 дуплекс
Поддержка стандартов	10/100Base-TX/1000Base-T	1000Base-LX
Параметры PON
Количество интерфейсов PON
Поддержка стандартов	IEEE 802.3z, IEEE 802.3ah, IEEE 802.1D, IEEE 802.1p, IEEE 802.1Q, IEEE 802.3u, IEEE 802.3i, IEEE 802.3ab
Среда передачи	одномодовый оптоволоконный кабель SMF 9/125, G.652
Оптический разъём	SC/UPC (розетка)
Параметры приёмопередатчика на стороне OLT (SFP)
Средняя мощность передатчика	от +2 до +7 дБ в соответствии с 1000BASEPX20-D, 1000BASE-PX20-U
Чувствительность приемника	-30 дБ
Порог перегрузки приемника	-6 дБ
Макс.входная мощность излучение на входе	+4 дБ
Параметры приёмопередатчика на стороне ONT
Средняя мощность передатчика	0,5 … 5 дБ
Чувствительность приемника	- 28 дБ
Порог перегрузки приемника	- 6дБ
Макс.входная мощность излучение на входе	+ 4 дБ
Другие параметры PON
Скорость соединения	1,25 / 2,5 Гбит/с
Коэффициент разветвления	1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64
Максимальная дальность действия	20 км
Управление
Локальное управление	CLI – command line interfaces (интерфейс командной строки), web-интерфейс, serial
Удалённое управление	web-интерфейс(http, https), CLI (ssh2), telnet, SNMP
Мониторинг	SNMP, Web, СLI
Ограничение доступа	по паролю, IP - адресу
Общие параметры
Напряжение питания	минус 36…72В постоянного тока
Потребляемая мощность	не более 60 Вт

 

2.3.2 Абонентские устройства

 

ONU NTE - 2 – высокопроизводительные абонентские терминалы, предназначенные для доступа к современным услугам связи на высокой скорости по технологии GEPON.

Терминалы NTE - 2 обеспечивают:

· высокоскоростной доступ в интернет;

· потоковое видео/ High Definition TV;

· IP - TV;

· видео по запросу (VoD);

· видеоконференция;

· подключение к услугам широкополосного доступа абонентов в многоквартирных домах, жилых комплексах и коттеджных поселках;

· построение корпоративных сетей на крупных стратегических предприятиях, в бизнес-центрах с повышенными требованиями к безопасности и скорости передачи данных.

 

2.3.3 Требования по размещению оборудования

Согласно РД 45.120-2000 « Нормы технологического проектирования, городские и сельские телефонные сети» НТП 112-2000 пункт 16 должны выполнятся следующие требования:

1. Оборудование размещается в аппаратной в соответствии с функциональным назначением и схемами межстоечных соединений, с учетом минимального расхода кабелей, а также с соблюдением требований технической эстетики, инженерной психологии и техники безопасности. При этом должны обеспечиваться условия обслуживания инженерных сетей (водопровода, канализации, отопления, вентиляции и т.д.), проходящих через это помещение.

При компоновке рядов однотипную аппаратуру рекомендуется размещать в одних рядах. Длина ряда не должна превышать 6 м.

Оборудование, не требующее теплоотвода и обслуживания с боковой или задней стороны, допускается устанавливать вплотную к стене или к другому оборудованию. Все эксплуатационные проходы нормируются.

2. Оборудование подстанции должно размещаться в аппаратной площадью от 6 м² (в зависимости от типа и количества оборудования). Площадь уточняется в зависимости от реального состава оборудования и перспективы дальнейшего расширения подстанции.

3. Режим работы подстанции круглосуточный. Для обеспечения ее функционирования организуется специальная служба эксплуатации.

4. Служба эксплуатации должна иметь комплект измерительных приборов (КИП) и транспорт для обслуживания подстанцией. В КИП должны входить средства, обеспечивающие диагностику и измерение электрических параметров оборудования подстанции. Перечень измерительных приборов и их типы должны быть согласованы с фирмой - поставщиком оборудования и оператором.

5. Внешние блоки кондиционеров сплит-системы устанавливаются:

· на наружной поверхности здания;

· на наружной стене выгороженного помещения (аппаратная подстанции располагается внутри здания);

· на кровле или внешней стороне подстанции контейнерного типа.

Допускается установка внешних блоков кондиционеров сплит-системы на внешней стороне аппаратной, расположенной в чердачных помещениях или на техническом этаже, при условии, что расстояние от них до легковоспламеняющихся элементов здания должно быть не менее 5 м.

 

2.3.4 Места установки выбранного оборудования

 

Проектируемое станционное оборудование предлагается разместить в здании АТС-4 г.Краснокаменска, находящееся в трёхэтажном кирпичном производственном помещении АТС на первом этаже имеется стандартная 19 дюймовая стойка. В стойке существует свободное место для установки станционного терминального оборудования LTE - 8ST. Это место отвечает всем выше перечисленным требованиям. Проектируемое оборудование сети широкополосного доступа размещается совместно с существующим оборудованием ПД ООО «ПЭС», на свободные места в 19-ти дюймовой стойке. Стык оборудования OLT LTE – 8ST с вышестоящей мультисервисной сетью будет осуществляться с использованием существующего коммутатора Cisco Catalist ME3750 по интерфейсу Ethernet 1x1000Base-T, который расположен здесь же.

 

 

 

2.3.5 Выбор оконечного оборудования и его размещение

 

К оконечному оборудованию относятся оптические кроссы и разветвители. Оптический разветвитель — это пассивное устройство, распределяющее поток излучения в одном направлении, и объединяющее несколько потоков в один в противоположном направлении. В общем случае у разветвителя может быть М входных и N выходных портов. В сетях PON наиболее часто используют разветвители 1xN с одним входным портом. Разветвители 2xN могут использоваться в системе с резервированием по волокну.

Одним из наиболее важных устройств, относящихся к пассивным компонентам ВОЛС, является оптический разветвитель (couper, другое название splitter). Разветвители используются при построении распределенных волоконно-коаксиальных сетей кабельного телевидения, а также в межгосударственных проектах полностью оптических сетей.

Оптический разветвитель представляет собой в общем случае многополюсное устройство, в котором излучение, подаваемое на часть входных оптических полюсов, распределяется между его остальными оптическими полюсами.

Различают направленные и двунаправленные разветвители, а также разветвители чувствительные к длине волны и нечувствительные. В двунаправленном разветвители каждый полюс может работать или на прием сигнала, или на передачу, или осуществлять прием и передачу одновременно.

Древовидный разветвитель – осуществляет расщепление одного входного оптического сигнала на несколько выходных или выполняет обратную функцию. Количество выходных портов может находиться в пределах от 2 до 64. Большинство древовидных разветвителей двунаправленные, поэтому могут выполнять функцию объединения сигналов.

Звездообразный разветвитель имеет одинаковое количество входных и выходных полюсов, распределяя мощность в равной степени между всеми выходными полюсами.

По способу производства OP делятся на:

– сплавные FBT (fused biconic taper) – выполненные по сплавной технологии;

– планарные PLC (planar-lightwave-circuit) – выполненные по полупроводниковой технологии.

Для выполнения решения проекта используется планарный разветвитель с коэффициент разветвления 1:64 фирмы «Элтекс». Оконечное оборудование: кроссы и сплиттеры устанавливаются в домах по вышеуказанным адресам на лестничной площадке в антивандальные шкафы.

Шкаф телекоммуникационный является необслуживаемым регенерационным и усилительным пунктом контейнерного типа волоконно-оптических линий передачи и предназначен для размещения в нем активного и пассивного телекоммуникационного оборудования. Шкаф представляет собой антивандальную конструкцию. Дверь шкафа составляет одну плоскость с корпусом шкафа, спроектирована таким образом, что позволяет устанавливать ее как на левую, так и на правую сторону, петли внутреннего исполнения. В шкафу установлен датчик открытия двери. В шкафу по заказу могут быть установлены датчики открытия двери, удара, а также датчики дыма, температуры и влажности. Конструкция шкафа обеспечивает защиту оборудования, установленного внутри шкафа от попадания посторонних предметов, а также фильтрацию воздуха. На боковых стенках шкафа предусмотрены вентиляционные решетки (жалюзи). Жалюзи закрыты с внутренней стороны мелкоячеистой сеткой и фильтром для защиты от пыли.

 

2.3 Топология построения проектируемой магистральной сети

Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: "кольцо", "точка-точка", "дерево с активными узлами", "дерево с пассивными узлами".

Кольцевая топология, на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо со множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – "сжатых" колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети. Фактически, главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму.

"Точка-точка" (P2P). Топология P2P не накладывает ограничения на используемую сетевую технологию. P2P может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных (proprietary) решений, например, использующих оптические модемы. С точки зрения безопасности и защиты передаваемой информации, при соединении P2P обеспечивается максимальная защищенность абонентских узлов. Поскольку ОК нужно прокладывать индивидуально до абонента, этот подход является наиболее дорогим и привлекателен в основном для крупных абонентов.

Дерево с активными узлами, – это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL). Однако в каждом узле дерева обязательно должно находиться активное устройство (применительно к IP-сетям, коммутатор или маршрутизатор). Оптические сети доступа Ethernet, преимущественно использующие данную топологию, относительно недороги. К основному недостатку следует отнести наличие на промежуточных узлах активных устройств, требующих индивидуального питания.

"Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)". Решения на основе архитектуры PON используют логическую топологии "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON, к одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии – сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия о второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной.

Из перечисленных выше топологий для проектируемой сети наиболее подходит топология «Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)». Т. к. расстояние между АТС и абонентами невелико, отсутствует активные узлы, что не требует организации их электропитания, в следовательно, уменьшает денежные затраты при строительстве.

 

2.4 Выбор оптического кабеля сети ШПД

2.4.1 Выбор поставщика оптических муфт и кабельной продукции

 

На сегодняшний день огромен выбор фирм поставщиков кабельной продукции и оптических муфт: ООО «Северо-Кавказская кабельная компания», ОАО «Одескабель», ООО «Оптен», ЗАО «Самарская кабельная компания», ЗАО «Москабель-Фуджикура», ООО «Инкаб».

Из перечисленных выше фирм поставщиков кабельной продукции выберем ООО «Инкаб», так как из числа постоянных заказчиков этой фирмы – ведущие предприятия связи России и стран СНГ.

Закрытое акционерное общество ООО «Инкаб» - изготовитель оптических кабелей, с 2007 года выпускает свою продукцию с оптическими волокнами - марки Corning SMF-28e+ и Corning LEAF, производства фирмы «Corning», США.

Наряду с традиционными системами передачи данных, использование данного ОВ позволяет организовывать городские сети широкополосного абонентского доступа, в том числе сети «Волокно к дому» (FTTH) и сети кабельного телевидения (CATV).

Оптическое волокно марки SMF-28e+ обладает всеми преимуществами волокна SMF-28e, которое является на сегодняшний день мировым стандартом, а также совершенствованиями, сделанными для максимальной оптимизации систем FTTH и CATV.

Оптическое волокно марки SMF-28e+ полностью совместимо с существующими и находящимися в эксплуатации на сегодняшний день сетями передачи данных, использующими волокно SMF-28e, так как полностью соответствует рекомендациям МСЭ-Т, G.652, категория D.

Благодаря технологии MaxPower^TM, оптическое волокно марки SMF-28e+ может работать с удвоенной мощностью оптического сигнала. Это позволяет более эффективно использовать сеть доступа, увеличить зону покрытия и расстояние передачи данных.

Вся выпускаемая продукция изготавливается на современном технологическом оборудовании с применением материалов от ведущих мировых фирм. Полный спектр испытательного и контрольно-измерительного оборудования позволяет разрабатывать и ставить на производство в кратчайшие сроки новые виды изделий. Качество оптических кабелей, поставляемых Заказчикам, соответствует всем современным требованиям международных и Российских стандартов.

Потребителями продукции ООО «Инкаб» стали крупнейшие операторы связи России, такие как ООО «ПЭС», ОАО «Транстелеком. Из фирм поставщиков оптических муфт, кроссов и их комплектующих на российском рынке лидирующее положение имеют ЗАО «3М Россия» и ЗАО «Связьдеталь».

ООО "Связьдеталь" основано в 1997 г. Основное направление деятельности компании - поставка предприятиям и организациям связи деталей, приборов, инструментов и расходных материалов для обслуживания и ремонта линейно-кабельного оборудования связи.

Предприятие является крупным поставщиком продукции, как в уральском регионе, так и за его пределами. В каталоге предлагаемой продукции представлен широкий спектр устройств, расходных материалов, инструментов и приборов для строительства, ремонта и эксплуатации оборудования связи. Ассортимент продукции включает в себя широкий спектр наименований необходимых как для поддержания работоспособности действующих предприятий связи, так и для строительства новых устройств и коммуникаций.

 

 

2.4.2 Выбор кабеля в зависимости от типа сети

 

Так как по проекту кабель прокладывается в кабельной канализации необходим кабель, который должен имеет стойкость к растягивающим и раздавливающим усилиям. В каталоге кабельной продукции фирмы ООО «Инкаб» этим требованием отвечает кабель марки ДПЛ – оптический кабель с оптическим сердечником модульного типа с диэлектрическим центральным элементом в полиэтиленовой оболочке с защитным покровом из стальных оцинкованных проволок и наружной полиэтиленовой оболочки.

Оптический кабель марки ДПЛ предназначен для применения на Единой сети электросвязи России для прокладки в грунт, по мостам и эстакадам, в кабельной канализации, в коллекторах, в тоннелях, в лотках, внутри зданий. Допускается прокладка в грунтах, подверженных мерзлотным деформациям при стойкости ОК к растягивающим усилиям не менее 20 кН.

Характеристики:

· количество оптических волокон в кабеле - до 384-х. (48,24,8);

· стойкость к статическим растягивающим усилиям - от 7 кН до 90 кН;

· стойкость к раздавливающим усилиям - от 0,4 кН/см до 1,0 кН/см.;

· стойкость к ударным воздействиям - 30 Дж.;

· допустимый радиус изгиба от 240 мм до 530 мм.;

· строительная длина кабеля на барабане до 12 км.;

Структура кабеля показана на рисунке 2.4.

Конструкция:

1. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) — стеклопластиковый диэлектрический стержень.

2. Оптическое волокно.

3. Оптический модуль в оболочке из ПБТ, заполненный гидрофобным гелем.

4. Гидрофобный гель.

5. Промежуточная оболочка из полимерного материала.

6. Броня из стальной гофрированной ленты.

7. Оболочка из полимерного материала.

8. Водоблокирующая лента (для спецконструкции ДОЛ).

Свободное пространство скрутки оптических модулей, корделей и бронепокровов заполнено гидрофобным компаундом.

 

Рисунок 2.4. Структура кабеля

 

 

Рисунок 2.5. Маркировка кабеля и цветовая идентификация модулей.

Расшифровка маркировки:

ИНКАБ - название предприятия изготовителя;

ДОЛ -тип кабеля;

П - материал наружной оболочки(полиэтилен средней плотности);

32 - количество оптических волокон;

А-тип оптических волокон (одномодовое волокно, соответствующее рекомендациям G.652D);

4 - количество оптических модулей;

(6) - количество элементов в повиве;

2,7 кН - максимально допустимая растягивающая нагрузка;

2010 - год изготовления;

Данный кабель выполнен на основе одномодового оптоволокна Corning® SMF-28e+ТМ, при производстве которого к проверенному временем и наиболее широко распространенному волокну SMF-28e, была применена уникальная технология NexCor®. Новое волокно Corning® SMF-28e+ТМ совместимо со всей линейкой предшествующих стандартных одномодовых волокон и сочетает в себе все их преимущества. Оптическое волокно SMF-28e+ТМ, полностью соответствует стандарту ITU-T G.652.D. Оно разработано компанией Corning с целью достижения лучших параметров работы в городских сетях и сетях доступа, которые поддерживают известные широкополосные применения, в том числе сети ШПД (FTTH), а также системы кабельного телевидения (CATV).