ТРАНСПОРТНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ проект

Жоба мазмұны
1. PON желісінің негізгі түсініктері . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
. . . . 1.1. PON қалай жұмыс істейді . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
. . . . 1.2. PON желісінің архитектурасы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . . . . 1.3. Оптикалық қол жеткізу желілерінің негізгі топологиялары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . . . . 1.3.1. «Нүктеден нүктеге (P2P)» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . . . . 1.3.2 «Сақина» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . . . . . . . . . 1.3.3. «Белсенді түйіндері бар ағаш» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . . . . . . . . . 1.3.4 «PON пассивті оптикалық бөлу ағашы (P2MP)» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. Тапсырма мазмұны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3. Мысал (нұсқа бойынша есептелген). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 . . . . 3.1 Жабдықты таңдау, OLT санын, оптикалық порттар санын және талшықтар санын есептеу. . . . . . . . . . . . . . . 12 . . . . 3.2. Желінің өткізу қабілеттілігін есептеу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 . . . . 3.3 Оптикалық бюджетті есептеу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Тапсырма 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Аббревиатуралар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Әдебиеттер тізімі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1. PON желісінің негізгі түсініктері
1.1. PON қалай жұмыс істейді
PON архитектурасының негізгі идеясы көптеген ONT абоненттік құрылғыларына ақпаратты жіберу және олардан ақпаратты алу үшін бір OLT қабылдағыш модулін пайдалану болып табылады. Бір OLT қабылдағыш модуліне қосылған абоненттік түйіндердің саны қуат бюджеті және трансивер жабдығының максималды жылдамдығы мүмкіндік беретіндей үлкен болуы мүмкін. Ақпарат ағынын OLT-ден ONT-ге беру үшін – тура (төмен қарай) – 1490 нм толқын ұзындығы қолданылады. Керісінше, 1310 нм толқын ұзындығында бірге кері (жоғары) ағынды құрайтын әртүрлі абоненттік түйіндерден орталық түйінге мәліметтер ағындары беріледі. Тура және кері ағындарды беру үшін бір оптикалық талшық пайдаланылады, оның өткізу қабілеттілігі абоненттер арасында динамикалық түрде бөлінеді. OLT және ONT кіріс және шығыс ағындарды бөлетін кірістірілген WDM мультиплексорларына ие.
Тікелей ағын.
Тікелей ағын оптикалық сигналдар деңгейінде кеңжолақты таратылады. Әрбір ONT мекенжай өрістерін оқи отырып, осы жалпы ағыннан тек оған арналған ақпарат бөлігін таңдайды. Шын мәнінде, біз бөлінген демультиплексормен айналысамыз.
Кері ағын.
Барлық ONT абоненттік түйіндері бірнеше қол жеткізу тұжырымдамасын қолдана отырып, бірдей толқын ұзындығында жоғары ағында таратады. Әртүрлі ONT-дан сигналдардың қиылысу мүмкіндігін болдырмау үшін олардың әрқайсысына жеке уақыт аралығы бөлінеді немесе осы ONT-ны OLT-тен алып тастаумен байланысты кешігуді түзетуді ескере отырып, жеке деректерді беру кестесі белгіленеді. Бұл мәселе BPON стандарты үшін TDMA MAC протоколымен, EPON үшін MPCP протоколымен шешіледі.

1.2. PON желісінің архитектурасы
Интернеттің дамуы, оның ішінде жаңа байланыс қызметтерінің пайда болуы желі арқылы берілетін деректер ағынының өсуіне ықпал етеді және операторларды көлік желілерінің өткізу қабілетін арттыру жолдарын іздеуге мәжбүр етеді.
Шешімді таңдаған кезде мыналарды ескеріңіз:
- абоненттердің әртүрлі қажеттіліктері;
- желінің даму әлеуеті;
- үнемділігі.
Қазіргі уақытта қол жеткізу желілерінің құрылысы негізінен төрт бағытта жүргізілуде:
Қолданыстағы мыс телефон жұптары мен xDSL технологиясына негізделген желілер:
гибридті талшық
коаксиалды желілер (HFC);
сымсыз желілер;
талшықты-оптикалық желілер.

1.3. Оптикалық қол жеткізу желілерінің негізгі топологиялары
Оптикалық қатынау желілерін құрудың төрт негізгі топологиясы бар: «нүктеден нүктеге», «сақина», «белсенді түйіндері бар ағаш», «пассивті түйіндері бар ағаш».
1.3.1. «Нүктеден нүктеге (P2P)»
P2P топологиясы (1.1-сурет) пайдаланылатын желілік технологияға шектеулер қоймайды. P2P кез келген желілік стандарт үшін де, стандартты емес (приетарлық) шешімдер үшін де, мысалы, оптикалық модемдер үшін де жүзеге асырылуы мүмкін. Жіберілетін ақпаратты қорғау және қауіпсіздік тұрғысынан P2P қосылымы абоненттік түйіндердің максималды қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. ОС абонентке жеке төселуі керек болғандықтан, бұл тәсіл ең қымбат болып табылады және негізінен ірі абоненттер үшін тартымды.

1.3.2 «Сақина».
SDH негізіндегі сақина топологиясы (1.2-сурет) қалалық телекоммуникация желілерінде өзін дәлелдеді. Дегенмен, кіру желілерінде бәрі жақсы емес. Қалалық тас жолды салу кезінде түйіндердің орналасуы жобалау сатысында жоспарланған болса, онда кіру желілерінде қайда, қашан және қанша абоненттік түйіндер орнатылатынын алдын ала білу мүмкін емес. Пайдаланушылардың кездейсоқ аумақтық және уақытша қосылуы жағдайында сақина топологиясы көптеген тармақтары бар күшті үзілген сақинаға айналуы мүмкін, жаңа абоненттерді қосу сақинаны бұзу және қосымша сегменттерді енгізу арқылы жүзеге асырылады. Іс жүзінде мұндай ілмектер жиі бір кабельге біріктіріледі, бұл сынық сызыққа ұқсайтын сақиналардың пайда болуына әкеледі - желінің сенімділігін айтарлықтай төмендететін «қысылған» сақиналар (құлаған сақиналар). Шын мәнінде, сақина топологиясының негізгі артықшылығы барынша азайтылған.

1.3.3. «Белсенді түйіндері бар ағаш»
Белсенді түйін ағашы (1.3-сурет) талшықты тиімді шешім болып табылады. Бұл шешім орталық түйіннен абоненттерге 1000/100/10 Мбит/с (1000Base-LX, 100Base-FX, 10Base-FL) жылдамдық иерархиясы бар Ethernet стандартының шеңберіне жақсы сәйкес келеді. Дегенмен, әрбір ағаш түйінінде белсенді құрылғы болуы керек (IP желілері үшін, коммутатор немесе маршрутизатор). Осы топологияны пайдаланатын оптикалық Ethernet қатынау желілері салыстырмалы түрде арзан. Негізгі кемшілік - жеке қуат көзін қажет ететін аралық түйіндерде белсенді құрылғылардың болуы.

1.3.4 «PON пассивті оптикалық бөлу ағашы (P2MP)»
PON архитектурасына негізделген шешімдер (1.4-сурет) PON технологиясының негізі болып табылатын, ондаған абоненттерді қамтитын ағаш архитектурасының тұтас талшықты-оптикалық сегменті болып табылатын P2MP (нүктеден көп нүктеге) логикалық топологиясын пайдаланады. Бұл ретте ағаштың аралық түйіндерінде қуат пен техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін ықшам, толығымен пассивті оптикалық бөлгіштер орнатылады.

2. Тапсырма мазмұны
Тапсырма 1. PON технологиясын ашыңыз. Желінің диаграммасын құру, сипаттау
желідегі барлық элементтер.
Тапсырма 2. Қалалық аймақтар үшін абоненттер тығыз орналасқан PON желісін жобалау. Жобалауға жер телімдері шартты түрде алынды
Алматы қаласы, А қосымшасында ұсынылған. OLT орналасқан
екі жолдың қиылысы: Құрманғазы мен Мұратбев көшесі.
Тапсырма 3. Абоненттердің тығыздығы төмен жеке учаскелеріне арналған PON желісін жобалау. Жобалау үшін учаскелер шартты түрде алынды.
Участке карталары В қосымшасында берілген.

Жобаланатын учаскі студенттің фамилиясының бірінші әрпіне сәйкес 2.1 кестеден таңдалады. Жоспарланған учаскелердің карталары А қосымшасында келтірілген.
Оқушы баға кітапшасының соңғы санына сәйкес картада тек жекелеген тоқсандарды жобалайды (2.2 кесте).
Тұрғын үйлердегі әлеуетті абоненттер саны 2.3-кестеде келтірілген.
Аманжолов

Біздің жағдайда біз NP = 8 оптикалық порттары бар OLT алдық, олардың әрқайсысы m = 32 ZyXEL OLT-1308 H абоненттерін қолдайды.Кіру түйінінде белсенді OLT жабдығы орнатылған.

Характеристики:
8 GEPON-интерфейсов (разъем SC-типа), с поддержкой до 32 ONUs на каждом порту;
длина волны: 1.31 um для канала upstream & 1.49 um для канала downstream ;
8 портов 1000Base – T;
1 порт 10/100Base-T для управления;
1 порт DB9 RS-232 для подключения по консоли.
Бюджет оптической мощности:
для ONU на 10km - не менее 29dB ;
для ONU на 20km - не менее 30.5dB.
Чувствительность приемника PON порта:
Sensitivity: max. -27dBm;
Overload level: min.-6dBm.
Пассивное оборудование ONU устанавливается в квартире у абонента. ONU-PSG1182-22– Модем GPON с коммутатором Ethernet и двумя телефонными розетками.
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;
индикаторы состояния портов устройства ;
установка на столе или на стене.
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.

Рисунок 3.2 – Жүктемені бөлу диаграммасы

3.3 Оптикалық бюджетті есептеу
нұсқа бойынша 1-2-4-7 кварталдар
1 квартал:123,125,131,135,138,140 үй
2 квартал: 69,71,73,124,134,136,189 үй
4 квартал: 66,80,108,177,187 үй
7 квартал: 59,61,62,63,109,178,180 үй

Таблица 3.1 – Нұсқа бойынша абоненттер саны
Муфталар саны: Nmuf = 24 дана (себебі 25 үй бар)

Мысал келтіреміз: ОЛТ-дан Байтұрсынов көшесіне дейін, 63,61,59 үйлерге дейінгі ең соңғы абоненттер үшін затухания есебі.
Кесте 3.2 – Кірістірудегі жоғалтулар саны
3.4-сурет – Құрылыс схемасы
61, 63 пәтерлердегі PON желілері
3.5-сурет – Құрылыс схемасы
59-пәтерге арналған PON желілері

Сызықтық тракттың зақымдануы, беру жағдайларының нашарлауы және желінің одан әрі дамуы кезінде жұмыс запасты қарастырылуы керек. Әдетте, 5-7 дБ запас алынады, бірақ егер пайдаланушылардың айтарлықтай саны жеке желі сегменттеріне қосылуы керек болса, онда запас ол жерде анық үлкен болуы керек.
Жоғарыда келтірілген есептеулерден бұл жобаланған қол жеткізу желісі жұмыс істейтінін көруге болады.
Оптикалық бюджетті есептеу үшін қажетті сигналдың максималды деңгейі (OLT және ONU желілік карта таратқышының шығысында) 3.4 және 3.5 кестелерде келтірілген.

Тапсырма 3. Абоненттердің тығыздығы төмен жеке аймақтар үшін PON желісін жобалау. Жобалау үшін учаскелер шартты түрде алынды. Сайт карталары В қосымшасында берілген.
Үшінші тапсырманың тапсырмасы: әрбір сала бойынша шығын бюджетін есептеу және барлық бөлгіштердің оңтайлы бөлу коэффициенттерін анықтау.
Жобаланатын орын 3.6 кестеден, студенттің есеп кітапшасының соңғы санына сәйкес таңдалады. Жоспарланған учаскелердің карталары В қосымшасында келтірілген.
Абоненттер арасындағы қашықтық 3.7 кестеде келтірілген. Студент фамилиясының бірінші әрпі бойынша таңдалады.
Төменде мысалда, тығыздығы төмен абоненттерге арналған PON желісінің дизайны көрсетілген.

Абоненттер әдетте бас станциядан әртүрлі қашықтықта орналасқандықтан, әрбір сплиттердегі біркелкі қуат бөлінісімен әрбір ONU кірісіндегі қуат әртүрлі болады. Бөлгіштің параметрлерін таңдау желінің әрбір абоненттік терминалының кірісінде шамамен бірдей деңгейдегі оптикалық қуат алу қажеттілігімен байланысты, яғни. теңгерімді желіні құру. Бұл екі себеп бойынша түбегейлі маңызды. Біріншіден, желінің одан әрі дамуы үшін PON ағашының әрбір тармағында шамамен біркелкі запас бойынша әлсіреу(запас по затуханию) болуы маңызды. Екіншіден, егер желі теңгерілмеген болса, онда әртүрлі ONU-дан OLT деңгейі бойынша айтарлықтай ерекшеленетін жалпы ағындағы сигналдарды алады. Анықтау жүйесі қабылданған сигналдардың айтарлықтай төмендеуін (10-15 дБ-ден астам) өңдей алмайды, бұл кері ағынды қабылдау кезінде қателер санын айтарлықтай арттырады.

мұндағы АΣ – желідегі жалпы жоғалтулар (OLT және ONU арасындағы), дБ;
li – i учаскесінің ұзындығы, км;
n – учаскелердің саны;
? – оптикалық кабельдің әлсіреу коэффициенті, дБ/км;
NP - ажыратылатын қосылыстардың саны;
AP – ажыратылатын қосылымдағы орташа шығындар, дБ;
NC - дәнекерленген қосылыстардың саны;
AC – дәнекерленген қосылыстағы орташа шығындар, дБ;
Aраз i – i-оптикалық бөлгіштегі жоғалтулар, дБ;
Бірінші термин оптикалық кабельдегі жалпы жоғалтуларды, екіншісі - қосқыштардағы жоғалтуларды, үшінші - сплайсингтегі жоғалтуларды, төртінші - бөлгіштердегі жоғалтуларды білдіреді.

Аббревиатуралар
PON — пассивті оптикалық желі технологиясы. PON тарату желісі түйіндерінде пассивті оптикалық бөлгіштері бар ағаш тәрізді талшықты кабельдік архитектураға негізделген, бұл кең жолақты ақпаратты беруді қамтамасыз етудің үнемді тәсілі.
Оптикалық желі терминалы (OLT) OLT Ethernet кабельдері арқылы негізгі деңгей қосқышына қосылған пассивті оптикалық желі үшін бастапқы нүкте болып табылады
ONT (оптикалық желі терминалы) – оптикалық желі терминалы. Бұл пассивті оптикалық желідегі жеке абоненттік жабдық. Ол тікелей абоненттің үй-жайында орнатылады және оны компьютерге, теледидарға және IP телефонына қосуға болады.
xDSL – микроэлектроника мен цифрлық сигналдарды өңдеу әдістерінің заманауи жетістіктеріне негізделген желілік бұрмалануларды түзетудің тиімді желілік кодтары мен бейімделу әдістерін қолдану арқылы жалпыға ортақ телефон желісінің абоненттік желісінің өткізу қабілетін айтарлықтай арттыратын технологиялар тобы.
WDM – толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу) – оптикалық талшықтың спектрлік ресурсын жарықтың толқын ұзындықтары арасында кейінгі мультиплексирлеумен бөлу принципі, ол бір уақытта әртүрлі тасымалдаушы жиіліктерде бір оптикалық талшық арқылы бірнеше ақпараттық арналарды беруге мүмкіндік береді.
Синхронды цифрлық иерархия (SDH: Synchronous Digital Hierarchy, SONET) – жіберуші және қабылдаушы құрылғылардың уақыт синхрондауына негізделген деректерді беру жүйесі.
HFC аббревиатурасы Hybrid Fiber Coaxial - коаксиалды және талшықты-оптикалық магистральдық кабельдерден тұратын гибридті желіні білдіреді.