Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON

Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON

Содержание

Реферат

Введение

Глава 1. Описание услуг широкополосного доступа

Глава 2. Обзор существующих технологий широкополосного доступа (xDSL, PON, беспроводной доступ)

2.1 Технология xDSL

2.2 Технология PON

2.3 Беспроводной доступ

Глава 3. Принципы технологии PON

.1 Общее описание особенностей технологии PON

.2 Типы пассивных оптических сетей

.3 Области применения PON, актуальность технологии, доступные сервисы

.4 Общее описание оборудования PON , функциональное описание

Глава 4. Проект по строительству сети абонентского доступа на технологии пассивной оптической сети

4.1 Общие данные

.2 Схема расположения распределительных участков

.3 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.44)

.4 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)

.5 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

.6 Спецификация оборудования, изделий и материалов

.7 Таблицы цветовых кодов

Заключение

Список литературы

Аббревиатуры и сокращения

Реферат

Тема дипломной работы - «Организация широкополосного доступа с использованием технологии PON».

Работа состоит из четырех глав и посвящена особенностям построения сетей связи, базирующихся на технологии PON, описанию технологии PON, рассмотрению типов пассивных оптических сетей, перспективам развития технологии PON.

Ключевые слова:  широкоплосный доступ, DSL (Digital Subcsriber Line), пассивные оптические сети (PON),сети доступа, топологии сетей доступа, приемопередающий модуль центрального узла OLT (optical line terminal), абонентский терминал ONT (optical network terminal), оптическое волокно, сплиттер, оптический разветвитель .      

Целью дипломной работы является анализ услуг широкополосного доступа, а именно услуг, предоставляемых по технологии PON, анализ особенностей построения сетей PON , рассмотрение архитектуры сети и состава оборудования.

Рассмотренные в данной дипломной работе особенности технологии PON позволяют правильно подойти к проектированию и последующей физической реализации локальных сетей на ее основе с целью предоставления качественных услуг для конечного пользователя.

Введение

Телекоммуникационные технологии играют огромную роль во всех без исключения сферах современного общества, когда от скорости, качества и своевременной передачи информации зависит правильность принятия стратегически важных решений. Кроме того, телекоммуникационные системы исключительно важны в передаче и доведении до каждого члена общества политической, общественной, культурной, образовательной и другой информации. Отрасль связи выполняет важнейшую государственную функцию передачи информации для обеспечения политической и экономической безопасности страны, жизнедеятельности людей, общественного производства, управления на всех иерархических и территориальных уровнях.

В начале 90-х годов, с целью обеспечения передачи возрастающих объемов информации без необходимости построения совершенно новых сетей, были разработаны технологии семейства xDSL. Основной их особенностью и, несомненно, огромным плюсом было использование существующих сетей общего пользования - данное решение не требовало кардинальных изменений физической среды передачи, однако, накладывало существенные ограничения. Эти ограничения связаны с невозможностью обеспечить качественную передачу информации с высокой скоростью и на большое расстояние по существующей абонентской линии.

В большинстве российских городов, услуги по передаче данных до сих пор предоставляются на основе морально и технически устаревшей технологии, не способной обеспечить приемлемое качество услуг.

Важным прорывом за последние годы становится появление технологии PON - это предоставление услуг по оптическому волокну, а не по медным сетям, которые не отвечают требованиям сегодняшнего дня, а именно: не обеспечивают должного уровня качества; не имеют возможности одновременно предоставлять услуги большому количеству абонентов. Оптические же сети покрывают огромные расстояния, на основе технологии PON можно развивать телекоммуникационные сервисы и повышать качество услуг.

Целью данной дипломной работы является рассмотрение особенностей услуг широкополосного доступа и наиболее подробное изучение принципов технологии PON.

В первой главе дипломного работы рассмотрены этапы развития широкополосного доступа и услуги, которые предоставляются на его основе.

Во второй главе изучены существующие технологии широкополосного доступа (xDSL, PON, беспроводной доступ) и выявлены их основные особенности.

В третьей главе выполнен анализ технологии PON, рассмотрены разновидности сетей PON, область их применения, а также особенности архитектуры и оборудование, применяемое для построения таких сетей.

В четвертой главе представлен проект по строительству сети абонентского доступа на технологии пассивной оптической сети.

Глава 1. Описание услуг широкополосного доступа

Первым по-настоящему широкополосным (ШП) сигналом был сигнал цветного телевидения. Своё дальнейшее развитие широкополосный сигнал получил в распределительных телевизионных сетях, созданных по принципу «антенна на подъезд». Эта технология сохранилась в некоторых городах и по сей день, но в большинстве случаев ей на смену пришла система коллективного приема ТВ (СКПТ). В СКПТ сигнал с эфирных и спутниковых источников принимается по широкой полосе на головных станциях каждого района города и далее транслируется по коаксиальным сетям до конечных пользователей. Самым большим недостатком таких сетей является малая пропускная способность коаксиального кабеля и большой уровень различных «наводок».

    С 90-х годов в широкополосных сетях стал использоваться оптический кабель. Помимо обеспечения наивысшей скорости широкополосного доступа, к его плюсам можно отнести малое погонное затухание сигнала (что позволило создавать как городские, так и междугородные сети связи), высокую помехозащищенность (малую подверженность электрическим помехам и шумам) и защищенность сетей от несанкционированного доступа. Прежде цена на оптический кабель и приемо-передающее оборудование для широкополосного доступа значительно превышали цену коаксиального аналога, поэтому для реализации широкополосного доступа некоторое время использовалась технология гибридных волоконно-коаксиальных сетей (ГВКС), которая объединяла разрозненные коаксиальные сети в одну крупную сеть. Сейчас для вновь строящихся широкополосных сетей решение лежит в рамках более широкого использования оптоволокна, учитывая снижение цен на оптическое оборудование и оптический кабель.

В зависимости от глубины проникновения оптоволокна от головной станции и узла передачи данных к абоненту, стали выделять ряд технологий широкополосного доступа. Технология FTTx (Fiber-to-the-x -оптическое волокно до точки X), название которой происходит от заглавных букв английского выражения Fiber-to-the-build/home, что означает «оптика в каждый дом». Этот термин применяется для сети, в которой от узла связи до определенного места (точка X) доходит оптоволоконный кабель. Широкая полоса систем FTTx открывает новые возможности предоставления абонентам большего числа новых услуг.

Узел доступа FTTx можно разделить на две составляющие: активная часть (Ethernet-коммутатор, источник бесперебойного питания, контроллер мониторинга состояния узла) и пассивная часть (антивандальный шкаф, оптический кросс, вводно-распределительное устройство).

Все операторы, и фиксированные, и мобильные, начали гонку за скоростью передачи данных, все более активно внедряя услуги широкополосного доступа. У операторов мобильной связи на роль услуг широкополосного доступа «претендуют» сервисы 3G, у операторов фиксированной связи - широкополосный проводной доступ по технологиям xDSL, PON, которые превратились в массовую услугу, а также широкополосный беспроводный доступ, предоставляемый с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX. Характерно, что технология Wi-Fi активно используется и сотовыми операторами, как «широкополосное дополнение» к основному бизнесу. Нельзя не упомянуть и предоставляющих услуги ШПД операторов кабельного телевидения.

Операторы, имеющие сети широкополосного доступа, желая наполнить сети содержимым, внедряют варианты IPTV, которое смело можно отнести к контент-услугам, т. е. стирая грань между операторским и контент-провайдерским бизнесом.

Широкополосный доступ в Интернет называют также высокоскоростным доступом, что отражает сущность данного термина - доступ в Сеть на высокой скорости - от 128 кбит/с и выше. Сегодня, когда и 100 Мбит/с являются доступными для домашних абонентов, понятие «высокая скорость» стало субъективным, зависящим от потребностей пользователя. Но термин широкополосный доступ был введён во времена широкого распространения коммутируемого доступа (dial-up), когда соединение с Интернетом <#"877631.files/image001.gif">          - ящик протяжной

          - проектируемый трубопровод

П-25 П-50 - полиэтиленовые трубы диаметром 25, 50 мм

- количество жилых квартир на этаже

-оптическая распределительная коробка(ОРК) со сплиттером 1:32

  -оптическая распределительная коробка(ОРК)

ОРК-12/4 - ОРК типоразм5ером 12 с 4- мя разъемами CS

Примечание: Распределительный кабель предусматривается к прокладке в существующем стояке; при отсутствии возможности - устанавливается параллельно второй закладной вертикальный трубопровод (проектом учтено)

Таблица 4.1. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.44)

Чертеж 4.3. План расположения оборудования: ул. Солдата Корзуна, д.44 подъезд №4 этаж 1

Чертеж 4.4. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРК

Примечание: цветовые коды модулей и волокон ВОК указаны в отдельной таблице.

Условные обозначения:

Чертеж 4.5. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРШ №756-063 ул. Солдата Корзуна, д.44

.4 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)

Чертеж 4.6. Схема кабельного ввода распределительной сети ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42) 9 этажей 251 квартира

Таблица 4.2. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.42)

Чертеж 4.7. Схема распределения оптических волокон и разъемов в ОРК

.5 Схема распределительных участков абонентской сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

Чертеж 4.8. Схема кабельного ввода распределительной сети 5 эт. 70 кв.

Условные обозначения:

Оптический распределительный шкаф ОРШ

Таблица 4.3. Объем работ по распределительной сети PON ОРШ 756-063 (ул. Солдата Корзуна, д.48)

.6 Спецификация оборудования, изделий и материалов

4.7 Таблицы цветовых кодов

Таблица соответствия цветовых кодов волокон и модулей ВОК

Примечание: кабели типа ОБГ имеют однотрубчатую конструкцию (один модуль)

Заключение

Данная дипломная работа посвящена применению оптических решений для организации широкополосного фиксированного доступа. Используя оптические технологии, а именно технологии PON, возможна организация высокоскоростных потоков 1 - 2,4 Гбит/с до абонента. Оптические технологии постоянно совершенствуются и удешевляются. Однако, медная витая пара по-прежнему широко используется на небольших расстояниях для соединения центральных распределительных узлов с абонентами.

Технология волокно-в-дом (Fiber-to-the-home - FTTH) представляет собой привлекательное решение для обеспечения широкополосных подключений между центральным офисом, жилыми помещениями или малыми и средними предприятиями и фирмами. FTTH является экономичным решением из-за применения пассивных оптических сетей (PON). Эти системы подчиняются тем же базовым принципам, что и обычные волоконно-оптические сети, таким образом, это позволяет использовать для строительства и обслуживания то же самое оборудование.

В процессе работы подробно рассмотрены основные моменты, касающиеся технологии PON, которая позволяет обеспечивать высокого оборудования исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку оптического кабеля и эксплуатацию кабельной сети.

Также проведён краткий анализ существующих технологий широкополосного доступа. На основании изученного материала разработан проект по строительству сети абонентского доступа, основанного на технологии пассивной оптической сети.

Список литературы

1.                "Пассивные оптические сети PON Часть 2. Ethernet на первой миле", И.И. Петренко, Р.Р. Убайдуллаев, к.ф.-м.н., 2014 год

2.      МСЭ-Т G.983.1 Оптические системы широкополосного доступа, базирующиеся на пассивной оптической сети (PON).

3.                Журнал Сети и телекоммуникации, статья « Пассивные оптические сети: свыше гигабита в активе», #4, 2013.

4.                IEEE, IEEE Std 802.3, "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications," March 2002.

5.      IEEE 802.3ah OAM Helps Bridge Ethernet Management Gap <http://www.commsdesign.com/design_corner/showArticle.jhtml?articleID=31000001>

6.      Ethernet Passive Optical Network (EPON)) <http://users.encs.concordia.ca/%7Eassi/courses/encs6811/epon_wiley.pdf> .

7.      RFC-4837. Managed Objects of Ethernet Passive Optical Networks (EPON). L.Khermosh. July 2013.

8.      Joint ITU-T/IEEE Workshop on Carrier=Class Ethernet (From 1 to 10 Gb/s in five years - The EPON Story), Geneva, May 2013.

9.      Бакланов И. Г. Технологии ADSL/ADSL2+ теория и практика применения. - М: Метротек, 2013

10.              Горальски В. ADSL. - Лори, 2013

11.    Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика: теория и практика/Пер. с англ. - М: КУДИЦ-ПРЕСС, 2008

12.    www.osp.ru - Сайт издательства «Открытые системы»

Аббревиатуры и сокращения

 - General Framing Procedure - общая процедура разбиения на кадр, которая обеспечивает адаптацию асинхронного трафика данных на основе кадров переменной длины к байт-ориентированному трафику SDH с минимальными задержками и избыточностью заголовков.

Код 8B/10B 8 бит кодируются 10-битным символом. Здесь 4-кратная избыточность (28=256; 210=1024), т.к. 256 возможных входных значений кодируются 1024 выходными. Этот код обеспечивает стабильное соотношение 0 и 1 в выходном потоке, не зависящем от входных данных. Это свойство актуально для лазерных оптических передатчиков. От данного соотношения зависит их нагрев и при колебании степени нагрева увеличивается количество ошибок приема. Применяется в гигабитной сети на оптоволокне.

WDM - Wavelength Division Multiplexing - технология для добавления двух или более оптических сигналов с разными длинами волн, передающихся одновременно по одному волокну и разделяемых на дальнем конце по длинам волн. Наиболее типичные приложения (2- канальный WDM) комбинируют длины волн 1310 нм и 1550 нм в одном волокне.

СЕМ - Метод инкапсуляции GPON

EEC - Прямая коррекция ошибок

ATM - Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных

QoS - Quality of Service - качество обслуживания - этим термином в области компьютерных сетей <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C> называют вероятность того, что сеть связи соответствует заданному соглашению о трафике, или же, в ряде случаев, неформальное обозначение вероятности прохождения пакета <http://ru.wikipedia.org/wiki/IP-%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82> между двумя точками сети.

FSAN - full service access network. Целью FSAN была разработка общих рекомендаций и требований к оборудованию PON с тем, чтобы производители оборудования и операторы, могли сосуществовать вместе на конкурентном рынке систем доступа PON. На сегодня FSAN насчитывает 40 операторов и производителей и работает в тесном сотрудничестве с такими организациями по стандартизации, как ITU-T, ETSI и ATM форум.

LAN - Local Area Network - Локальная вычислительная сеть.

MAN - Metropolitan area network - Городская вычислительная сеть.

WAN - Wide Area Network - Глобальная компьютерная сеть.

GEPON - 10 Gigabit Ethernet PON. Верхняя граница пропускной способности 10 Гб/с. Поддерживается как симметричный (10 Гб/с в обоих направлениях), так и асимметричный (10 Гб/с в нисходящем потоке и 1 Гб/с в восходящем) режимы.

MxU обозначает гостиницы, многоквартирные дома - MDU и деловые центры - MTU с множеством офисов, принадлежащих разным компаниям.

RBOC <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/rboc.html> - Regional Bell Operating Company - региональная телефонная компания системы Bell.

CLEC <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/clec.html> - competitive local exchange carrier - конкурирующий поставщик местных телефонных услуг.

ILEC - Incumbent Local Exchange Carriers - традиционные операторы местной связи.

POTS <http://www.adp.ru/sokrascheniya-i-abbreviaturyi/pots.html> - plain old telephone service - обычная старая телефонная связь.

OAM - Operation, Administration and Maintenance - система технической эксплуатации, технического обслуживания и административного управления.

DSCP - Differentiated Services Code Point - точка кода дифференцированных услуг - это поле в заголовке IP <http://ru.wikipedia.org/wiki/IP> пакета, которое используется в целях классификации передаваемой информации.

GEM - GPON Encapsulation Method

DSLAM - Digital Subscriber Line Access Multiplexer - мультиплексор <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5> доступа цифровой абонентской линии xDSL <http://ru.wikipedia.org/wiki/XDSL>.

OMCI - ONT Management and Control Interface - используется OLT для контроля ONT

FCAPS - модель Международной организации по стандартизации <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BF%D0%BE_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8> (ISO <http://ru.wikipedia.org/wiki/ISO>), в которой отражены ключевые функции администрирования и управления сетями <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B5%D1%82%D1%8C%D1%8E>: (F) Fault Management / Управление отказами

       (C) Configuration Management / Управление конфигурацией

       (A) Accounting Management / Учёт

       (P) Performance Management / Управление производительностью

       (S) Security Management / Управление безопасностью

SDTV - Standard-definition television - Телевидение <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> стандартной четкости

HDTV - High-Definition Television - Телевидение высокой чёткости

VoD - Video on Demand - Видео по запросу

Backbone - магистральный канал передачи данных - высокоскоростная линия, соединяющая сетевые сегменты в единую систему. Осуществляет транспортировку данных на скоростях в сотни и тысячи мегабит/сек <http://your-hosting.ru/terms/b/bps/>, обслуживая другие, менее производительные, каналы связи <http://your-hosting.ru/terms/c/cl/>.

MPEG - Moving Picture Experts Group - Экспертная группа по движущемуся изображению - группа специалистов, сформированная международной организацией ISO <http://ru.wikipedia.org/wiki/ISO> для выработки стандартов сжатия и передачи цифровой видео и аудио информации.

K_u-диапазон - диапазон частот <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%BD_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82> сантиметровых длин волн <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B>, используемых в спутниковом телевидении <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>. По определению IEEE <http://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE>, этот диапазон простирается от 12 до 18 ГГц электромагнитного спектра <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80> (длины волн <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B> от 2,5 до 1,67 см). В спутниковой связи к этому диапазону также относят часть X-диапазона <http://ru.wikipedia.org/wiki/X-%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%BD>: в этом случае диапазон K_u- лежит между 10,7 и 18 ГГц.

STM - Synchronous Transport Module - Синхронный транспортный модуль - основной формат сигнала или единицы данных в SDH <http://ru.wikipedia.org/wiki/SDH>, используемый для передачи данных по оптическим (реже электрическим или радиорелейным) сетям. Скорость STM-1 составляет 155,52 Мбит/с.