Nbsp; аналіз технологій fttx

Проектування мережі на базі технології FTTN

 

Виконав: студент групи ІМДМ51

Доможирський П. В.

 

Перевірив: Катков Ю. І.

 

КИЇВ

ЗМІСТ

 

 

Вступ 3

Аналіз технологій FTTx 4

Підбір обладнання 9

Фінансовий розрахунок 12

Висновки 15

Бібліографія 16

 

 

ВСТУП

 

Хоча можливість обміну інформацією та спілкування за допомогою електрозв’язку з’явилася у людства не так вже і давно, та суспільство швидко прийняло цю можливість на озброєння і звикло до нього. А з появою телебачення, мобільного зв’язку, мережі Internet наше існування, як соціуму, виглядає вже не таким комфортним без перелічених сервісів. В інтеграції нових технологій в наше життя немає нічого поганого, якщо вони роблять наше життя більш комфортним.

Час йде, технології змінюються, вдосконалюються, і ми, як користувачі ставимо все більші вимоги них. Ми бажаємо не просто обмінюватись текстовими повідомленнями, а хочемо почути голос співрозмовника у реальному часі, а можливо ще й побачити його обличчя, міміку, жести, а пізніше захочемо, щоб зображення було об’ємним. Пересилати документ хочемо не за годину, а за мить, хочемо дивитися фільми, та слухати музику у найкращій якості, обмінюватися ними, грати в комп’ютерні ігри з «лановським пінгом». Зв’язок має бути надійним і безвідмовним, особливо це критично для банків, та правоохоронних органів.

Тепер можна узагальнити вимоги сучасного користувача:

- висока пропускна здатність каналу;

- малий час відклику;

- низький коефіцієтнт помилок;

- висока надійність тракту та обладнання;

- доступна ціна;

- мобільність.

Всі критерії, крім мобільності, характерні для тракту передачі побудованого з використанням оптоволоконних технологій. На ринку з’явилися нові технології сімейства FTTx та PON. Використаємо їх для побудови сучасної локальної мережі з можливістю виходу в Internet. Отож, спробуємо побудувати мережу за межами міста, де такого добра, як інтернет вистачає, а саме в Конча-Заспі, де є клієнт, що готовий платити за якісні послуги.

 

nbsp; АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ FTTx

 

Після відкриття передачі інформації за допомогою оптоволоконних кабелів на великі відстані, з'явилася чергова проблема — яким чином оптичний кабель можна підвести безпосередньо до абонента, тобто проблема “останьої милі”. Чому оптоволокно? Тому, що існуючі технології на основі мідних кабелів або безпроводової передачі данних не могли справитись або через невисоку якість послуг (QoS), або через малу пропускну здатність, або через неможливість забезпечити зв'язок на достатній відстані. Тому почалася розроблятися нова технологія, яка іменується FTTx.

Цитата: Fiber To The X або FTTx (англ. fiber to the x - оптичне волокно до точки X) - це загальний термін для будь-якої комп'ютерної мережі, в якій від вузла зв'язку до певного місця (точка X) доходить волоконно-оптичний кабель, а далі, до абонента, - мідний кабель (можливий і варіант, при якому оптика прокладається безпосередньо до абонентського пристрою). Таким чином, FTTx - це тільки фізичний рівень. Однак фактично дане поняття охоплює і велике число технологій канального і мережевого рівня. З широкою смугою систем FTTx нерозривно пов'язана можливість надання великої кількості нових послуг. [1]

Основна поблема впровадження техлогій с — їх дороговизна. Тому оптовлокно у різних варіантах прокладалось до різних точок, залишаючи до клієнта відстань в “останній фут” чи “останній дюйм”. Таким чином можна здешевити впровадження технології, але одночасно обділити абонента перевагами використання FTTx, адже виділена цифрова лінія (xDSL), гібридні волоконно-коаксіальні лінії (HFC), безпроводова передача данних (DBC) і вита пара (Ethernet) обмежують можливості FTTx.

 

Цитата: У сімейство FTTx входять різні види архітектур:

FTTN (Fiber to the Node) - волокно до мережевого вузла,

FTTC (Fiber to the Curb) - волокно до мікрорайону, кварталу або групи будинків, FTTB (Fiber to the Building) - волокно до будівлі,

FTTH (Fiber to the Home) - волокно до житла (квартири або окремого котеджу).

Вони відрізняються головним чином тим, наскільки близько до призначеного для користувача терміналу підходить оптичний кабель. [2]

Рис.1. Приклад, що характеризує різницю технологій сімейства FTTx.

 

Технологія FTTH — волокно в будинок, може реалізуватися кількома способами. Перший, коли від CO (Central office) до кожного з N абонентів йде окрема індивідуальна лінія. Для її будівництва потрібно N*L fibers (оптоволоконних кабелів) та 2N transceivers (передатчиків — оптичних модемів) — тобто, з обох сторін, рис.2. Другий варіант, коли від CO виноситься Curb switch (груповий комутатор), таким чином ми економимо N*L кабелю. І третій варіант, коли замість групового комутатора виноситься Passive optical spliter (пасивний оптичний змішувач). У цьому випадку ми зекономимо ще й на кількості transceivers — тепер їх потрібно N+1.

Рис.2. Реалізація FTTH.

Ми плавно перейшли до технології PON.

 

Цитата: PON (Passive optical network) - технологія пасивних оптичних мереж.

Розподільна мережа доступу PON базується на деревоподібній волоконно-кабельной архітектурі з пасивними оптичними разгалужувачами на вузлах, представляє економічний спосіб забезпечити широкосмугову передачу інформації. При цьому архітектура PON володіє необхідною ефективністю нарощування вузлів мережі та пропускної здатності, залежно від справжніх і майбутніх потреб абонентів. [1]

Тобто ми можемо провести в житло кожного абонента групи оптичне волокно, використовуючи замість дорогого активного обладнання (яке ще й потребує кваліфікованого нагляду, та наявності електроенергії поблизу), дешевше пасивне, не таке примхливе до умов експлуатації.

 

Цитата: Основна ідея архітектури PON - використання лише одного прийомопередаючого модуля в OLT (optical line terminal) для передачі інформації безлічі абонентських пристроїв ONT (optical network terminal в термінології ITU-T), також званих ONU (optical network unit в термінології IEEE) і прийому інформації від них. [1]

Розглянемо схему побудови мережі PON. У найпростішому варіанті ми маємо розподільчу шафу, в якій знаходиться один OLT — активний мережевий елемент, від нього йде оптичний кабель, що з'єднується з пасивним розгалужувачем — POS, далі від нього до кожного з абонентів йде окремий оптичний кабель, і на стороні кожного абонента встановлюється ONU - до 64 абонентів (рис.3.).

 

Рис.3. Архітектура PON.

Особливістю PON є ще й і те, що всі абоненти працюють на одній довжині хвилі, на відміну від FTTx, де кожен абонентський ONU працює на своїй довжині хвилі, тобто всі ONU повинні мати можливість налаштовуватися на певну довжину хвилі, окрім регулювання потужності випромінювання лазера та чутливості приймача, що удорожчує абонентське обладнання. При передачі використовуються три довжини хвилі:

- для висхідного потоку даних;

- для низхідного потоку даних;

- для широкомовного потоку, наприклад телебачення.

 

Цитата: Число абонентських вузлів, підключених до одного приемопередаючого модулю OLT, може бути настільки великим, наскільки дозволяє бюджет потужності і максимальна швидкість приемопередаючої апаратури. Для передачі потоку інформації від OLT до ONT - прямого (низхідного) потоку, як правило, використовується довжина хвилі 1490 нм. Навпаки, потоки даних від різних абонентських вузлів у центральний вузол, спільно утворюють зворотний (висхідний) потік, передаються на довжині хвилі 1310 нм. Для передачі сигналу телебачення використовується довжина хвилі 1550 нм. У OLT і ONT вбудовані мультиплексори WDM, що розділяють вихідні і вхідні потоки.

Прямий потік на рівні оптичних сигналів, є широкомовним. Кожен абонентський вузол ONT, читаючи адресні поля, виділяє з цього загального потоку призначену тільки йому частину інформації. Фактично, ми маємо справу з розподіленим демультиплексором.

Зворотний потік. Всі абонентські вузли ONT ведуть передачу у зворотному потоці на одній і тій же довжині хвилі, використовуючи концепцію множинного доступу з тимчасовим поділом TDMA (time division multiple access). Щоб виключитиможливість перетину сигналів від різних ONT, для кожного з них встановлюється своє індивідуальне розклад по передачі даних c урахуванням поправки на затримку, пов'язану з видаленням даного ONT від OLT. [1]

 

Розглянемо різновид PON - GEPON, тобто технологія пасивної оптичної мережі, що орієнтується на звичну нам технологію Ethernet та стек TCP/IP.

 

Цитата: У листопаді 2000 року комітет LMSC (LAN / MAN standards committee) IEEE створює спеціальну комісію під назвою "Ethernet першу милю" EFM (Ethernet in the first mile) 802.3ah, реалізувавши тим самим побажання багатьох експертів побудувати архітектуру мережі PON, найбільш наближену до широко поширеним в даний час мереж Ethernet. Паралельно йде формування альянсу EFMA (Ethernet in the first mile alliance), який створюється в грудні 2001 р. Фактично альянс EFMA і комісія EFM доповнюють один одного і тісно працюють над стандартом. Якщо EFM більше концентрується на технічних питаннях і розробці стандарту в рамках IEEE, то EFMA переважно вивчає індустріальні та комерційні аспекти використання нової технології. Мета спільної роботи - досягнення консенсусу між операторами і виробниками обладнання, і вироблення стандарту IEEE 802.3ah, повністю сумісного з розроблюються стандартом магістрального пакетного кільця IEEE 802.17. [3]

Характеристики технології GEPON наведені в таблиці 1. Нас цікавить максимальна кількість абонентів — 16, і послуги що можуть бути надані - Triple play. Тобто крім передачі даних, можемо надавати послуги VoIP, VoD, Analog TV (Рис.4).

 

Таблиця 1. Характеристики GEPON.

Інститут стандартизації	IEEE/EFMA
Дата прийняття стандарту	Липень 2004р.
Стандарт	IEEE802.3ah
Швидкість передачі, прямий/зворотній потоки, Мбіт/с	2500/2500
Базовий протокол	Ethernet
Лінійний код	8B/10B
Максимальний радіус мережі, км
Максимальна кількість абонентів
Послуги	Triple play
Корекція помилок	нема

 

Прокоментуємо зображене на рисунку: від OLT до ONU направлено два широкомовних потоки, і в іншу сторону один. Один являє собою потік цифрових даних, відео-по-запиту, низхідний потік тефонного каналу та ін. Другий потік — це потік аналогового відеосигналу високої якості. Висхідний потік — передача даних, голосу та ін. Нижній варіант виключає передачу аналогового відео до абонента.

Тепер з'єднаємо разом FTTx та GEPON, і отримаємо приблизну схему мережі підключення абонентів. Від центрального офісу, де є кілька групових комутаторів, тягнуться оптичні лінії до пасивних розгалужувачів, що об'єднують абонентів групами по 16, до житла яких підводиться також оптична лінія.

 

Рис.4. Послуги засобами GEPON.

 

Перерахуємо послуги що будуть доступні абонентам:

- високошвидкісний інтернет;

- корпоративні мережі;

- приватні мережі;

- мережі Frame Relay;

- з'єднання ATM;

- інтерактивні ігри;

- системи безпеки та моніторингу;

- підключення телефонних ліній;

- цифрове та аналогове широкомовне відео;

- телебачення високої якості (HDTV);

- відео-по-запиту (VoD);

- інтерактивне TV.

 

Робимо висновок, що FTTH зі всіх технологій забезпечує чи не найбільшу смугу пропускання, а отже велику кількість сервісів. Технологія повністю стандартизована і найбільш перспективна. Забезпечує масове обслуговування клієнтів на відстані до 20 км. Дозволяє скоротити витрати на експлуатацію за рахунок використання пасивного обладнання.

ПІДБІР ОБЛАДНАННЯ