Раздел 2. Модернизация существующей сети

2.1 Анализ оснащенности участка проектирования

Микрорайон №7 города – один из молодых. Его бурная застройка приходится на начала 80-ых годов прошлого столетия. На его территории гармонично расположились 3 больших многоквартирных дома по 13-ть подъездов и, 2-х девятиэтажек, 1 дом 11-ти этажный два детских сада, средняя школа, магазин.

План-схема 7-го микрорайона представлена на рисунке 2.1.

Необходимо отдать должное тем, кто грамотно спроектировал и построил кабельную канализацию, состояние которой на сегодня можно расценивать как хорошее. Колодцы сообщаются асбест-цементными трубами диаметром 100 мм. Ввод в дома также осуществлён непосредственно из колодцев в подвалы. Схема кабельной канализации представлена на рисунке 2.2. Микрарайон запитан шкафным распределение. Возможности эксплуатируемой сети на пределе. Есть ежедневная огромная потребность в свободной ёмкости для развития и устранения повреждений. Магистральная ёмкость почти полностью занята, распределительная абонентская емкость закончилась. Последнее капстроительство в линейном хозяйстве микрорайона было несколько лет назад своими силами –ООО «ПЭС». На сей момент в микрорайоне 600 пар шкафных магистралей и 1200 распределительных пар.

Для удобства рассмотрения необходимости скорого удовлетворения потребностей клиентов сведения о количестве квартир, телефонизированного жилья, установленного xDSL ШПД, а так же заявок на установку стационарного телефона и подключения услуг ШПД представлено в таблице 2.1. В данной таблице представлены сведения только о домашних телефонах физических лиц. Данные актуальны на декабрь 2011 – январь 2012 г.г. Количество предприятий, магазинов и учебно-воспитательных заведений в данном жилом массиве составляет чуть более 1%, поэтому не учитывается.

Рис. 2.1. План-схема микрорайона №7 г. Краснокаменск

Таблица 2.1.

№№ домов	Этажность	Количество подъездов	Количество квартир в подъезде	Общее число квартир дома	Количество установленных телефонов	Количество установленного ШПД	Заявки на установку телефона	Желающие подключить ШПД, которым отказано	Процент телефонизации	Процент обеспечения ШПД	Процент желающих подключиться к ШПД	Необходимость скорейшего решения
701	11	1	65	65	33	20	15	13	50.7	60.6	24,1	умерен
704	5	17	15-20	320	250	28	36	15	78.1	11.2	26,3	остр.
705	9	2	36	72	35	25	49	21	48.6	71.4	38,9	остр.
706	5	17	15-20	320	175	25	8	17	54,5	14.3	34	остр.
709	9	2	36	72	51	13	4	8	70,8	25,5	21,1	умерен
711	5	17	15-20	320	150	11	4	9	46.8	22,4	23,7	умерен
итог		56		1169	694	122	116	83	59,3	17,5	14,5	умерен

Для вычисления табличных процентных отношений были использованы формулы:

К_тел.кв. = ( N _тел.кв. * 100%) / N_{общ.кол.кв.,}

где К_тел.кв. – процент телефонизированных квартир;

N _тел.кв. – количество телефонизированных квартир;

N_{общ.кол.кв.} – общее количество квартир в доме;

К_ШПД.кв. = ( N _ШПД.кв. * 100%) / N _тел.кв. ,

где К_ШПД.кв. – процент телефонизированных квартир с услугой ШПД;

N _ШПД.кв. – количество квартир с услугой ШПД;

N_тел.к-количеств телефонизированных квартир; К_{потр.ШПД} = (N_{заявл.ШПД} *100%) / (N _тел.кв. - N _ШПД.кв.),

где К_{потр.ШПД} – процент потребности остальных нетелефонизированных квартир в услуге ШПД;

N_{заявл.ШПД} – количество заявлений на подключение услуг ШПД;

N _тел.кв. – количество телефонизированных квартир;

N _ШПД.кв. – количество квартир с услугой ШПД. Из полученных в таблице результатов видим, что доступом к ТфОП (телефонной сети общего пользования) охвачено 69,5 % квартир, доступом к услуге ШПД по технологии DSL обеспечены 29,9% абонентов АТС, и почти столько же желают получать высокоскоростное подключение к выходу во всемирную паутину.

Но привычное сегодня понятие «интернет» – это уже не просто возможность проверить почту, поболтать в «аське» или ­­­«скайпе», «погуглить» или побродить по разным сайтам, – это целый спектр возможностей, развлечений, занятий. И скорость, предоставляемая сегодня абонентам сети, уже многих не удовлетворяет, более того услуги, распростанённые в крупных городах с развитыми сетями, на имеющихся у нас сетях предоставить невозможно. Нужны новые сети, способные предоставить на выбор скорость каждому абоненту в зависимости от выбранных им спектре услуг.

Для физических лиц:

• высокоскоростной широкополосный доступ к Интернету обеспечит возможность доступа к информационным ресурсам всемирной сети.

• IP телефония позволит, сократить расходы на телефонные переговоры.

• IPTV - это цифровое интерактивное телевидение нового поколения. Технология IPTV являет собой новое поколение цифрового телевидения в IP-Сетях. С помощью IPTV плеера, без использования дополнительного оборудования, можно просматривать более ста телевизионных каналов. Для просмотра IPTV на телевизоре необходимое использование дополнительной IPTV- Приставки, а также маршрутизатора (несколько компьютеров в сети + телевизор) или коммутатора (один компьютер + телевизор);

• HDTV – телевидение высокой чёткости, с картинкой высочайшего качества, способной удовлетворить самых взыскательных пользователей;

• видео по запросу (VoD).

Для юридических лиц:

• широкополосный доступ к сети Интернет;

• IP телефония;

• услуга передачи данных по технологии VPN. Под услугами передачи данных понимаются организация и обслуживания каналов передачи данных между точками (офисами) клиентов;

• видеонаблюдение с предоставлением файлохранилища;

• передача трафика корпоративных сетей, объединение локальных сетей;

• IPTV (для гостиничного и др. бизнеса).

Удовлетворить потребность в получении этих услуг способна только новая оптоволоконная сеть. Исходя из таблицы, видно, что на сей момент услугой ШПД пользуется 122 абонентов телефонной сети, и 83 желали бы стать пользователями. Поэтому нужно рассчитывать на обеспечение как минимум 325 квартир. И из оставшихся 950 квартир будем считать, что ещё 25% пожелают впоследствии подключить услугу, а это 287 клиентов. В итоге получаем 410 абонентов, что составляет более 50% охвата всех жилищ 7-го микрорайона.

Строительство ШПД по технологии PON улучшает выполнение плана продаж ООО «ПЭС», позволяет широко внедрять новые услуги, такие как высокоскоростной Интернет на скорости до 1 Гб/с, новейшее интерактивное IP-телевидение, которое даст возможность смотреть более 40 спутниковых и эфирных каналов цифрового телевидения с высоким разрешения формата HDTV, качественная связь с возможностью подключения как обычного, так и IP-телефона с расширенным набором функций, неограниченное количество номеров по одной линии и сохранение номера при переезде. Используя услуги IP-телефонии, можно значительно экономить на звонках в другие города.

Одно из важных достоинств PON — возможность предоставления потребителю всех услуг (голос, Интернет, телевидение) из одних рук по одному оптическому волокну. Собственно, это один из способов реализации концепции Triple Play.

Важно отметить, что для реализации концепции Triple Play почему-то предлагается использовать IP-канал и специальную приставку (Set-Top-Box, STB) на стороне потребителя. Приставка в данном случае используется для выделения из IP-потока, поступающего к потребителю, телевизионного сигнала, Ethernet-трафика и телефонии. При этом STB получает сигнал от ADSL-модема или Ethernet-коммутатора, а к его выходам могут быть подключены телевизор, компьютер и телефон.

По сути, в данном случае имеется дело с реализацией концепции Triple Play на базе IP-решений. Оператор, предоставляющий IP-канал, может также обеспечить организацию трансляции телевидения по IP и VoIP. Однако осуществить доставку услуг — вовсе не то же самое, что выполнить предоставление реальных услуг Triple Play. Очевидно, что это по силам только крупным операторам. Небольшие операторы, в частности, домашних сетей, могут лишь протянуть волоконно-оптический кабель к дому и «раздать» Ethernet по квартирам, обеспечивая последним высокоскоростной доступ к Интернету.

При строительстве ШПД будут обеспечены следующие дома 7-го микрорайона (рис2.1): 1, 2, 3, 4, 5, 6. По этим адресам была проведена маркетинговая работа в 2011 году, результаты приведены в таблице 2.1.

Проанализировав данные таблицы можно сказать, что после строительства сети PON пользователями, проживающими по данным адресам, будут востребованы все услуги, предоставляемыми данным ШПД.

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. Последнее, кстати, далеко немаловажно. Держать марку очень сложно со старыми сетями и технологиями. В городе несколько провайдеров, предоставляющих, разнообразный спектр услуг. Одним из которых является ООО «ПЭС».

Перечислим основные услуги, предоставляемые ООО «ПЭС»:

1. Установка телефона для физических и юридических лиц, подключение к сети общего пользования.

2. Подключение к междугороднему и международному доступу, как через отдельный выделенный канал, так и через IP-телефонию.

3. Подключение к сети Internet методом Dual-Up и ADSL.

4. Подключение к сети Internet методом ETTH, PON.

Интернет — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как «Всемирная сеть» и «Глобальная сеть». В настоящее время, когда слово «Интернет» употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина и доступная в ней информация, а не сама физическая сеть.

К середине 2011года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 2,5 млрд. человек (около четверти населения Земли). Вместе с подключенными к нему компьютерами, Интернет служит основой для развития «информационного общества».

5. Цифровое телевидение (IP-TV).

Услуга цифрового интерактивного телевидения по технологии IP-TV. Теперь пользователь IP-TV запросто может устроить у себя дома настоящий домашний киноцентр. Сегодня специалисты ООО «ПЭС» отвечают на наиболее важные вопросы по предоставлению этой перспективной услуги. IP-TV (ай пи - ТВ) – это цифровое интерактивное телевидение. В отличие от систем кабельного и эфирного телевидения, видеосигнал в системе IP-TV доставляется до абонента в цифровом качестве по сети передачи данных.

IP-TV открывает для пользователей совершенно новые возможности обычного телевизора и дает возможность управления телевидением при помощи дополнительных услуг, таких как «видео по запросу», «запись передач на ряде телеканалов за прошедшие трое суток». Все каналы удобно сформированы в тематические пакеты, среди которых каждый найдет что-то интересное для себя. Для просмотра телеканалов IP-TV на обычном телевизоре используется специальная приставка Set-Top-Box.

Главные преимущества «IP-TV»: возможность просмотра большего количества телевизионных каналов; возможность приобретения тематических пакетов телеканалов с дифференцированной тарификацией; возможность «заказывать» фильмы из контентной фильмотеки (более 500 наименований) и телепрограммы на удобное время; возможность бесплатного просмотра основных общедоступных телеканалов в цифровом качестве; трансляция каналов и фильмов в формате высокой четкости HD.

6. SIP – телефония

SIP– телефония – это самый современный и быстро развивающийся вид интернет телефонии, позволяющая совершать звонки через Интернет и сочетающий в себе сразу несколько преимуществ - доступность, качество и экономичность. Воспользоваться SIP телефонией может любой пользователь сети Интернет, где бы он не находился, в России или за рубежом. Благодаря выгодным тарифам на SIP телефонию, можно экономить на исходящих звонках на междугородные, международные, городские телефонные номера, а так же на SIP и Skype.

Кроме того, услуга позволит: увеличить число исходящих линий до нужного количества, что часто бывает необходимо при проведении краткосрочных компаний, связанных с массовыми исходящими звонками; расширить количество внутренних номеров, чтобы разгрузить существующие линии и обеспечить связью всех сотрудников без дополнительных затрат; пользоваться конференцсвязью; записывать разговоры, например, для усиления контроля за работой сотрудников.

7. Виртуальный хостинг

Виртуальный хостинг - это размещение виртуального веб-сервера на машине-сервере, чьи ресурсы разделяются им с другими виртуальными серверами. Преимуществом такого способа являются низкая стоимость услуги и то, что владелец виртуального веб-сервера не должен заботиться об обслуживании и настройке сервера и его программного обеспечения.

Хостинг (hosting) - предоставление услуг размещения, поддержки и сопровождения пользовательских или корпоративных веб-сайтов на серверах компаний, специализирующихся на таких услугах. Компании, предоставляющие такие услуги, создают центры хранения и хостинга данных, обеспеченные резервными источниками электропитания, защитой от попадания влаги, устойчивостью к землетрясениям и т.д., что позволяет обеспечить устойчивый круглосуточный доступ к веб-сайтам клиентов.

Виртуальный хостинг - это размещение веб-сайта на оборудовании хостинг-провайдера, находящемся в постоянном соединении с сетью Интернет высокоскоростными каналами связи. Эта услуга обеспечивает доступ к веб-сайту в любое время из любой точки мира по адресу, который был ранее зарегистрирован. Экономия в случае использования виртуального хостинга может составить очень большую сумму, так как перекладываются на хостинг-провайдера заботы по круглосуточной поддержке дорогостоящего серверного оборудования, настройке программного обеспечения, его регулярному обновлению, а также обеспечению постоянного соединения с Интернет.

8. Fax-mail

Fax-mail – это услуга, которая позволяет принимать и отправлять факсимильные сообщения используя только электронную почту. Преимущества «Fax-mail» перед обычным факсом: экономичность – не нужно приобретать собственный факс-аппарат, расходные материалы для него, проводить отдельную телефонную линию и использовать дополнительные трудозатраты, т.к. факс будет приниматься автоматически; мобильность – "Виртуальный номер", выделяемый для услуги "Fax-mail" не требует физической привязки к рабочему месту, полученные факсы доступны 24 часа в сутки в любой точке мира, где есть доступ в Интернет; функциональность – "Fax-mail" расширяет возможности по приему и обработке поступивших факсимильных сообщений; одновременно на Ваш "виртуальный" номер сможет поступать неограниченное количество факсимильных сообщений; найти нужное факсимильное сообщение становится намного проще, а также узнать, когда и кем он был отправлен; все полученные документы можно группировать, сортировать, распечатывать неограниченное количество раз, пересылать другим адресатам; факсимильные сообщения хранятся сколько угодно долго без потери своего первоначального качества.

9. Видеонаблюдение

Видеонаблюдения за процедурами голосования и подсчета голосов избирателей в ходе мартовских выборов Президента Российской Федерации.

10. Collocation

Колокация, колокейшн — услуга связи, состоящая в том, что провайдерразмещает оборудование клиента на своей территории (обычно вдата центре) и подключает его к каналам связи с высокой пропускной способностью. Иногда указанное оборудование не принадлежит клиенту, аарендуетсяим у того же провайдера, в этом случае услуга называется «арендавыделенного сервера».

Такое размещение позволяет сэкономить на организации канала связи от провайдера до клиента — (последней мили). Чаще всего на колокацию ставятсерверы, предназначенные для поддержаниявеб-сайтови других сетевых служб с большим объёмом трафика, а также оборудование, к которому требуется надёжный доступ из многих точек, например, VPN-концентраторы, шлюзыIP-телефонии.

Обычно в состав данной услуги помимо собственно размещения оборудования и подключения к каналу связи также входит:

• организация удаленного доступа к оборудованию;

• резервированное электропитание;

• обеспечение климатического режима;

• физическая охрана;

• простейшие услуги по обслуживанию оборудования;

• мониторинг.

Из этого списка основных услуг филиала, местный узел связи пока может предоставить 1, 2, 3, 5, 6, 10. Нужны новые мощности для создания условий пользования.

В таблице 2.2 даны сведения об используемом оборудовании на узле ООО «ПЭС». Оборудование установлено в помещении АТС 5ESS15000 и размещено на 35" стойках. На рисунке 2.3 изображена схема организации связи месного узла передачи данных.

Таблица 2.2

Оборудование узла передачи данных

Перечень установленного оборудования
№ п/п	Номер статива	Наименование оборудования	Назначение	Серийный номер	Инвентарный номер	Монтированная емкость
1	1	Cisco Catalist 2950-24/1	Ethernet коммутатор	FOSO811SOVS	10001721	24
2	1	Cisco Catalist 2950-24/2	Ethernet коммутатор	FCZO93Y185		24
3	1	Cisco 2611	Маршрутизатор	SHNO32900HN
4	1	Cisco 2509	Маршрутизатор	25335718		8
5	1	RAD FCD E1	Преобразователь интерфейсов	432002429	10001734
6	1	UPS 3000Вт	ИБП	GS0042007738
7	3	Cisco 7301	Маршрутизатор	74822686
8	3	Cisco Catalyst ME 3750	Коммутатор	CAT1029NJM8
9	3	Cisco AS5400	Сервер доступа	JAE10286DN3		DialUP - 90 Voice IP - 90
10	3	RIC-4E1	Преобразователь интерфейсов	727003400
11	3	RIC-E1	Преобразователь интерфейсов	6410001748	447932
12	3	Nortel Switch 3510-24T	Коммутатор	354673681
13	4	Huawei MA5600 DSLAM	Коммутатор широкополосного доступа	15008110017	448076	ADSL2+ AnnexA,ADSL2+ AnnexB
14	5	MPSU 6000	Электропитающее устройство	060161002734
15	3	STI 1000/48/220	Преобразователь напряжения	831/0057008
16	4	Flex CON-Eth	Преобразователь интерфейсов	01N35834
17	3	RAD FCD-E1	Преобразователь интерфейсов	341003532
16	3	Flex CON-Eth	Преобразователь интерфейсов	01N33491

Рис. 2.3. Схема организации связи узла передачи данных АТС-3.

2.2. Расчёт интенсивности нагрузки Ethernet сети

Контент IPTV планируется транслировать по субооператорской схеме от ООО «ПЭС», в рамках агентского соглашения с ЗАО «Росатом» (дочерняя компания). На данный момент, вещаются 95 базовых каналов с стандартном качестве и 13 каналов в HD качестве. Согласно Федеральной целевой программе "Развитие цифрового телерадиовещания в РФ на 2009-2015 годы", основным форматом для передачи цифрового телевизионного сигнала будет DVB-T в сжатии MPEG-4. Поэтому все каналы транслируются в виде мультикаст вещания в стандарте MPEG-4. Рассчитаем трафик поступающий от контент-агрегатора.

Таблица 2.2

Как видно из таблицы 2.2 требований IPTV по пропускной способности, для вещания стандартного качества (480i) достаточно 2 Мбит/с., а в разрешении (1080i) достаточно 10 Мбит/с. Тогда общая скорость потока вместе с ТВ гидом и служебной информацией составит:

=95*2+25*13+0,5+0,5=321 Мбит/с

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
1024	40 %	364	0,372736
2048	25 %	227	0,464896
4096	20 %	182	0,745472
8192	10 %	91	0,745472
10240	5 %	46	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	4
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	8
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).

Таблица 2.6.

Спецификация волокна Corning SM

Тип волокна	Corning SMF-28e+
Соответствие стандартам	• ITU-T G.652 (таблицы A, B, C и D);• IEC Specifications 60793-2-50 Type B1.3;• TIA/EIA 492-CAAB;• Telcordia's GR-20-CORE• ISO 11801 OS2.
Затухание в волокне, дБ/км	1310нм: 0,33 – 0,35 1383нм: 0,31 – 0,35 1490нм: 0,21 – 0,24 1550нм: 0,19 – 0,20 1625нм: 0,20 – 0,23
Затухание при изгибе, радиус оправки	32мм, 1виток, 1550нм 50мм, 100витков, 1310нм, 1550нм 60мм, 100витков, 1625нм
Прирост затухания при изгибе, дБ	≤0,03 (для выше описанных сочетаний параметров)
Длина волны отсечки в кабеле	1260нм
Диаметр модового пятна, мкм	1310нм: 9,2 ± 0,4 1550нм: 10,4 ± 0,5
Дисперсия, пс/(нм*км)	1550нм: ≤18 1625нм: ≤22
Длина волны с нулевой дисперсией (λ0)	1304 нм ≤λ0 ≤1324 нм
Крутизна нулевой дисперсии (S0), пс/(нм2*км)	≤0,092
Собственный изгиб волокна	≥ 4,0м радиус кривизны
Диаметр оболочки	125,0 ± 0,7 мкм
Неконцентричность сердцевины и оболочки	≤0,5 мкм
Некруглость оболочки	≤0,7%
Диаметр покрытия	245 ± 5мкм
Неконцентричность оболочки покрытия	12 мкм

Продолжение таблицы 2.6.

Спецификация волокна

Зависимость от температуры, дБ/км (для 1310нм, 1550нм, 1625нм)	от -60°C до +85°C* ≤0,05
Циклическое воздействие температуры и влажности, дБ/км (для 1310нм, 1550нм, 1625нм)	от -10°C до +85°C, до отн. влажности 98% ≤0,05
Погружение в воду, дБ/км (для 1310нм, 1550нм, 1625нм)	23°C ± 2°C ≤0,05
Старение под действием тепла, дБ/км (для 1310нм, 1550нм, 1625нм)	85°C ± 2°C* ≤0,05
Диаметр сердцевины	8,2мкм
Диапазон рабочих температур	От -60°C до + 85°C
Числовая апертура	0,14
Длина волны нулевой дисперсии	1317
Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль	0,088 пс/(нм2хкм)
Эффективный показатель преломления для группы волн	1310нм для 1,4676 1550нм для 1,4682
Эффективный показатель преломления для группы волн	1310нм для 1,4676 1550нм для 1,4682
Параметр старения волокна	20
Параметр силы снятия покрытия	Сухое: 3,0Н Мокрое, 14дней в воде при комнатной температуре: 3,0 Н
Рэлеевский коэф. рассеивания для длительного импульса	1310нм: -77дБ1550нм: -82дБ

2.4.3 Резервирование оптических волокон

1. Количество резервных волокон магистрального и распределительного участков PON определяется на стадии проектирования.

2. Избыточность ОВ на магистральном участке PON определяется по схеме 1+2, т.е. на каждое ОВ в нагрузке требуется два резервных ОВ. При емкости кабеля свыше 32 ОВ в нагрузке допускается уменьшение резервных ОВ из расчета: при количестве ОВ свыше 32 в нагрузке – одно резервное ОВ на одно ОВ в нагрузке; и при количестве ОВ свыше 64 в нагрузке – одно резервное ОВ на два ОВ в нагрузке.

Примечание – высокая избыточность, выраженная в дополнительных резервных ОВ, предусматривает использование свободных ОВ как технологический резерв, и (или) для предоставления в пользование другим операторам электросвязи.

3. Количество ОВ в модуле многомодульного ВОК магистрального участка выбирается с учетом резервных ОВ.

4. На абонентском участке резервирование ОВ не предусматривается.

2.4.4 Выбор оптических муфт

Для монтажа оптического кабеля, протянутого в кабельной канализации, необходима муфта, которая обеспечит надежный и герметичный сросток. Этими качествами из продукции фирмы ЗАО «Связьдеталь» отвечает универсальная тупиковая муфта оптического кабеля МТОК.

Предназначена для монтажа ОК любой конструкции с количеством волокон до 96. В муфту можно ввести до 8 отдельных ОК, либо 4 отдельных ОК и транзитную петлю. При установке в овальный патрубок комплекта ввода №11 в муфту можно ввести 4 отдельных ОК и 4 провода ГПП, либо 4 отдельных ОК диаметром до 22 мм и 4 отдельных ОК диаметром от 6 до 10 мм.

Муфта МТОК 96Т1-О1-IV отличается от МТОК 96Т-О1-IV способом герметизации кожуха с оголовником. В МТОК 96Т-О1-IV для этого применяется термоусаживаемая трубка, а в МТОК 96Т1-О1-IV используется механический способ с применением хомута. Это обеспечивает возможность быстрого вскрытия и герметизации муфты в процессе эксплуатации для проведения необходимых работ. Внутреннее устройство муфт МТОК 96Т-О1-IV и МТОК 96Т1-О1-IV одинаково.

Рисунок 2.6. Состав оптической муфты МТОК 96Т-О1-IV.

1. Кожух.

2. Кассета для модулей.

3. Кронштейн.

4. Оголовник.

5. Патрубок для ввода провода заземления.

6. Штуцер.

7. Обечайка.

8. ТУТ 180/60 (для герметизации стыков корпуса с оголовниками).

9. Кассета КУО1.

10. Крышка кассеты.

11. Наконечник для штуцера.

12. Винт для крепления кассеты.

13. Пластмассовый хомут из 2х половин.

14. ТУТ 35/12 (для герметизации вводов ОК в патрубки оголовников).

15. Мастика 2900R.

16. Силикагель.

17. Детали для монтажа ОВ.

18. Шкурка шлифовальная.

2.5 Прокладка оптического кабеля

Существует три основных вида прокладки кабеля: прокладка в грунт, прокладка в кабельной канализации и коллекторах, прокладка по опорам воздушных линий. Из всех выше перечисленных самый безопасный и надежный способ прокладка в канализации, что соответствует прокладке кабеля на проектируемом участке.

Кабельная канализация состоит из подземных трубопроводов и смотровых устройств (колодцев и коробок) различных типов и конструкций, построенных на территории города от станционной кабельной шахты до кабельных вводов в здания или вывода кабелей на кабельные опоры воздушных линий.

2.5.1 Прокладка оптических кабелей в кабельной канализации

ОК в кабельной канализации прокладывается преимущественно в населенных пунктах, при этом используется имеющаяся инфраструктура городской кабельной канализации. Для более эффективного использования каналов кабельной канализации предварительно в стандартные каналы (диаметром 100 мм) прокладывают пластмассовые трубы - например, пакет из двух труб диаметром 32 мм и двух труб диаметром 40 мм. Перед прокладкой осматриваются, дооснащаются и ремонтируются кабельные колодцы, а также проверяются на проходимость каналы кабельной канализации, при необходимости они ремонтируются.

Прокладка ОК в кабельной канализации производится преимущественно методом затяжки вручную или с применением лебедок.

Прокладка ведется с учетом следующих факторов:

–– поворот трассы на угол 90° эквивалентен увеличению длины прямолинейного участка на 200 м;

–– радиус изгиба ОК при прокладке не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК;

–– не допускается превышение величины тягового усилия, нормируемого для конкретного ОК;

–– во избежание повреждения пластмассовых каналов кабельной канализации применяют синтетический тяговый фал (капроновый, полипропиленовый);

–– не используют смазку для уменьшения трения при прокладке ОК, поскольку оболочка ОК может растрескаться или за счет полимеризации смазки может быть затруднено извлечение ОК из канала кабельной канализации;

–– не допускается заталкивать ОК в изгиб канала кабельной канализации;

–– барабан с ОК при прокладке должен равномерно вращаться приводом или вручную, но не тягой прокладываемого ОК.

Барабан с OK размещают на участке с наибольшим количеством поворотов трассы для уменьшения тягового усилия. Если длина ОК превышает 1 км, то кабельный барабан размещают в середине участка трассы, при этом половина длины ОК прокладывается в одном направлении трассы. Оставшаяся длина сматывается с барабана на поверхность грунта в виде "восьмерок".

Для ввода ОК в колодцы кабельной канализации используют направляющие устройства и раскаточные ролики, которые предотвращают повреждение ОК на участках изгиба и снижают коэффициент трения. Тяговый фал крепят к ОК через компенсатор кручения (вертлюг). Скорость затяжки ОК с использованием лебедок, оснащаемых устройствами контроля гового (не поняла какого усилия?) усилия, как правило, регулируется в диапазоне 0...30 м/мин. В конечных колодцах должен обеспечиваться технологический запас длины ОК, достаточный для последующего монтажа муфт, выход ОК в колодец кабельной канализации из канала герметизируют проходным сальником. Монтаж муфт выполняется в специализированной автомашине с последующим креплением муфты и технологического запаса длины ОК, свернутого в бухту, внутри колодца кабельной канализации.

Для построения волоконно-оптических линий из отдельных отрезков кабеля применяют сварку, которая обеспечивает беспрепятственное прохождение сигнала из одного кабеля в другой. Чтобы ее качественно выполнить, нужно последовательно пройти все этапы, используя самое современное оборудование для монтажа оптических волокон.

Строение оптического кабеля

Для ясности немного расскажем о строении оптоволоконного кабеля. Оптический кабель может содержать как одно волокно (симплексный), два (дуплексный), так и несколько волокон (мультиплексный), которые покрыты защитной оболочкой. В зависимости от места прокладки кабеля и его назначения, оболочек может быть много, особенно в мультиплексных оптических кабелях. И чтобы их соединить, необходимо предварительно снять эти защитные покрытия.

Для снятия оболочки волокна берется конец кабеля и с помощью стриппера буферного слоя делается надрез. Затем аккуратно снимается оболочка, попутно следя за тем, чтобы не коснуться волокон. Этот инструмент может обрабатывать жилы диаметром 250 и 900 мкм, и рассчитан для любого типа волокон. После обнажения концов волокон их нужно обезжирить с помощью специальной безворсовой салфетки, смоченной в дегидрированном спирте. Во время обработки важно как можно реже касаться оголенных участков. После этого кончики волокон необходимо сколоть. Существуют несколько видов скалывателей, которые выполняют эту процедуру с заданными параметрами: угол скола, длина скола, что весьма удобно, поскольку операция требует высокой точности. Скалыватели могут использоваться для любых волокон: одномодовых и многомодовых.

На конец одного волокна надевают термоусаживающую гильзу, которая позже понадобится для защиты места соединения.

Установка волокон в сварочный аппарат

Помимо ручных приборов, есть и автоматические сварочные аппараты, но во всех случаях необходимо самому устанавливать в них кончики волокон. Затем на  дисплее задается их точное позиционирование друг с другом (юстировка), чтобы процесс сварки шел с минимальными потерями. Ведь если расположение волокон будет неправильным, сигнал просто не пройдет из одного в другой отрезок кабеля.

Сварка оптического волокна

После расположения концов волокон, в автоматических аппаратах процесс сваривания можно запустить одним нажатием кнопки, в ручных – требуется самостоятельное прохождение несколько операций. Волокна нагреваются и плавятся электрической дугой, затем соединяются друг с другом. После этого точка сплавления дополнительно прогревается для снятия механического напряжения.

Контроль качества сварки

Чтобы оценить, насколько успешно прошло сваривание кабелей, в самом приборе анализируются тепловые изображения и на их основе вычисляют профиль показателя преломления сердцевины, градиент деформации сердцевины и диаметр модового пятна. Если какие-то параметры не устраивают, сварку можно подкорректировать.

Защита и укладка сварного соединения

Термоусадочная гильза, о которой мы говорили выше, сдвигается на место сварки и нагревается до 90-150 градусов за минуту во встроенной в сварочный аппарат печке. Такая защита предотвратит изгиб волокна в месте соединения, а значит и его случайный разрыв. После охлаждения горячей гильзы ее помещают в сплайс – пластины муфты для дополнительной защиты, затем укладывают волокна вокруг гильзы.

Несмотря на относительную простоту, сварка волокон – это наиболее ответственный момент, ведь случайная ошибка может вывести из строя всю линию. Поэтому она должна проводиться квалифицированными специалистами с применением новейшего оборудования и инструментов.

Раздел 3. Расчет технических характеристик сети

3.1 Расчет числа волокон

Расчет числа волокон необходим для определения емкости кабеля ДПС для каждого из распределительных участков сети. Для расчета необходимо знать следующие данные: топология сети, количество абонентов, коэффициент сплиттирования 1:64, на одно волокно можно подключить максимум 64 абонента. Этот коэффициент выбран, чтобы упростить станционное оборудование и уменьшить затухание на сплиттере.

Расчет числа волокон, используемых в магистрали на одно здание, предлагаемое к подключению, вычисляется по формуле (3.1) с округлением в сторону большого значения:

N_абон. = (N_кв. / 64) + 2, (3.1)

где N_кв. – количество квартир в здании,

64 – коэффициент сплиттирования,

2 – резервное количество волокон в запас.

В доме №701 расположено 65 квартир. Количество абонентов 14. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

В доме №704 расположено 320 квартир. Количество абонентов 64. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

В доме №705 расположено 72 квартир. Количество абонентов 24. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

В доме №706 расположено 320 квартир. Количество абонентов 64. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

В доме №709 расположено 72 квартир. Количество абонентов 64. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

В доме №711 расположено 320 квартир. Количество абонентов 64. Для этого дома необходимо подвод одного волокна плюс два резервных.

Определим общее количество волокон рабочих и резервных от всех домов микрорайона по формуле (3.2):

N_∑ = Р_∑ + S_∑ , (3.2)

где Р – количество рабочих волокон,

S – количество резервных волокон.

N_∑ = 19 + 38 = 57

57 оптических волокон минимум должно быть разварены на оптическом кроссе.

Так как от АТС-4 отходит одна ветвь и через 600 метров должна разделиться на две, то распределение волокон осуществляется на один оптический кросс: на 96 портов. В 96 портовый кросс ODF 1 будет разварен кабель ДПЛ –П-64-А-8-(8)-2,7кН. Далее через распределительную муфту РМ1 64 волоконный кабель стыкуется с двумя кабелями ДПЛ –П-32-А-8-(8)-2,7кН по 32 волокна. Расположение следующих муфт выбрано из соображения максимального проникновения в жилой массив и снижения их количества до двух в каждую сторону. Итак, в муфте РМ2 мы подключим дома 1, 2, 3, 4, 10, 15, 16 и следующую ветвь к РМ4 и домам 5, 12 и 14. Вторая большая ветвь идёт до РМ4, с которой включаем дома 9, 11 и последнюю ветвь к РМ5 и домам 6, 7 и 8. На каждый дом оставлен запас с расчётом проникновения до среднего подъезда, где будет стоять антивандальный оптический шкаф со сплиттером на 64 абонента и оптическим кроссом для их подключения. По адресам, где в одном доме находятся два кросса в разных подъездах, для их соединения используется кабель ДПЛ –П-04-А-1-(4)-2,7кН. На рисунке 2.7 названия кроссов соответствуют адресам домов для избежание путаницы и для наглядности.

3.2 Расчет оптических разветвителей

Оптические разветвители рекомендуется устанавливать в местах, удобных для их размещения и обслуживания: в муфтах, распределительных шкафах, боксах, блоках оптического кросса. Наиболее просты для установки безкорпусные разветвители, размеры которых позволяют укладывать их посадочное место защитной гильзы в сплайс-кассете. К тому же потери в сварных соединениях разветвителей значительно ниже, чем в соединениях разъемных, а надежность их выше. Корпусные соединители более удобны при дальнейших эксплуатационных измерениях. В целях экономии оптических волокон их целесообразно устанавливать как можно ближе к абонентам, однако окончательное место установки определяется реальными условиями проекта.

Самой ответственной задачей проектирования является расчет бюджета потерь и определение оптимальных коэффициентов деления всех разветвителей. Алгоритм расчета выглядит следующим образом:

– расчет суммарных потерь для каждой ветви без учета потерь в разветвителях;

– поочередное определение коэффициентов деления каждого разветвителя, начиная с наиболее удаленных и расчет его затухания;

– расчет бюджета потерь для каждого абонентского терминала с учетом потерь во всех элементах цепи, сравнение его с динамическим диапазоном системы.

3.2.1 Расчет суммарных потерь для каждой ветви без учета потерь в разветвителях

Для расчета нужна длина каждого участка в километрах и максимальное километрическое затухание SMF одномодового волокна равное 0,36 дБ / км. Затухание участков A_РМi-РМj, A_{РМi-ОРШj}, дБ, находится по формулам (3.3) и (3.4):

A_РМi-РМj = L_РМi-РМj × α_1310нм (3.3)

A_{РМi-ОРШj} = L_{РМi-ОРШj} × α_1310нм, (3.4)

где A_РМi-РМj – затухание участка сети между соседними распределительными муфтами, дБ.

A_{РМi-ОРШj} – затухание участка сети между соседними распределительной муфтой и оптическим распределительным шкафом, дБ.

L_РМi-РМj – длина между соседними распределительными муфтами, км.

L_{РМi-ОРШj} – длина между соседними распределительной муфтой и оптическим распределительным шкафом, км.

α_1310нм – километрическое затухание одномодового волокна на длина волны 1310 нм, равное 0,36 дБ / км.

A_{РМ4-ОРШ9б} = 0,140× 0,36 = 0,0588 дБ

A_{РМ4-ОРШ11} = 0,0521× 0,36 = 0,0188 дБ

A_{РМ5-ОРШ6а} = 0,226 × 0,36 = 0,0826 дБ

A_{РМ5-ОРШ6б} = 0,291 × 0,36 = 0,1026 дБ

A_{РМ5-ОРШ7а} = 0,173 × 0,36 = 0,06263 дБ

A_{РМ5-ОРШ7б} = 0,238 × 0,36 = 0,084 дБ

A_{РМ5-ОРШ8а} = 0,080 × 0,36 = 0,0288 дБ

A_{РМ5-ОРШ8б} = 0,145 × 0,36 = 0,0624дБ

Поскольку обычно абоненты находятся на различном расстоянии от головной станции, то, при равномерном делении мощности в каждом разветвителе, мощность на входе каждого ONU будет различна. Подбор параметров разветвителей связан с необходимостью получения на входе каждого абонентского терминала сети примерно одинакового уровня оптической мощности, т.е. построить так называемую сбалансированную сеть. Это принципиально важно по двум причинам. Во-первых, для дальнейшего развития сети важно иметь примерно равномерный запас по затуханию в каждой ветви «дерева» PON. Во-вторых, если сеть не сбалансирована, то на станционный терминал OLT от различных ONU будут приходить в общем потоке сигналы, сильно отличающиеся по уровню. Система детектирования не в состоянии отрабатывать значительные перепады (более 10-15 дБ) принимаемых сигналов, что значительно увеличит количество ошибок при приеме обратного потока.

3.2.2 Определение коэффициентов деления разветвителя и расчет его затухания

На всех домах используется однотипный разветвитель с коэффициентом слиттирования равным 1:64. Расчет затухания, вносимого разветвителем рассчитывается, по формуле (3.5):

, (3.5)

где D – процент мощности, выводимой в данный порт, %;

D = 100 /64= 1,5625 %

N – количество выходных портов; N = 64

j – номер выходного порта.

Для расчетов используем затухание на сплиттере A_сп = 21,2 дБ. Значение вносимых потерь для каждого разветвителя даются производителем.

3.3 Расчет бюджета оптической мощности

При выборе волоконно-оптического кабеля для инсталляции необходимо принимать во внимание четыре важных фактора: влияние на кабель внешней среды (независимо от того, предназначен он для использования внутри или вне помещения), обеспечиваемый им диапазон рабочих частот, его непрерывность и характеристики затухания (ослабления сигнала). Все эти обстоятельства очень важны при спецификации и покупке волоконно-оптического кабеля, но на последние два (непрерывность и затухание) на этапе инсталляции следует обращать особое внимание.

Подверженность кабеля влиянию среды зависит от его физической конструкции и планируемого места прокладки. Кабели, укладываемые в кабельной канализации, отличаются от кабелей, прокладываемых в специальных коробах внутри помещения.

Поддерживаемый кабелем диапазон рабочих частот зависит от типа волоконно-оптического кабеля (одномодовый или многомодовый) и его качества. В смысле качества параметры затухания и диапазон частот связаны обратным отношением, иными словами, чем шире диапазон частот кабеля, тем меньше затухание (т. е. выше качество).

Бюджет запаса мощности предоставляет удобный метод анализа и количественной оценки потерь в волоконно-оптической линии. Бюджет мощности линии представляет собой сумму усилений и потерь на пути передачи сигнала от OLT (через кабель и разъемы) к оптическому ONT, включая запас мощности (которого коснемся ниже). Разность между передаваемой оптической мощностью и потерями в разъемах и соединителях должна находиться в границах между переданной мощностью и порогом чувствительности приемника.

Чрезмерно большая оптическая мощность может указывать на насыщение оптического приемника, а слишком маленькая говорит о том, что приемник близок к своему порогу чувствительности. Это обычно сказывается на увеличении доли ошибок BER или выражается в нарушении работы кабеля и оконечного оборудования.

Результаты данного анализа позволят проверить наличие у волоконно-оптической линии достаточной мощности для преодоления потерь и корректного функционирования. Если анализ показывает обратное, то кабельную систему придется проектировать заново, чтобы она обеспечивала пересылку данных из конца в конец. Скорее всего, решение этой задачи потребует увеличения оптической мощности передатчика, повышения оптической чувствительности приемника, уменьшения потерь в волоконно-оптическом кабеле или разъемах, либо применения всех перечисленных мер.

Составление бюджета запаса мощности - одна из наиболее важных задач при планировании инсталляции волоконно-оптической системы. При этом необходимо учитывать следующие факторы.

• Срок эксплуатации оптического передатчика (мощность передатчика, как правило, падает с течением времени).

• Любое увеличение физической нагрузки на кабели (при этом потери в кабеле возрастают).

• Микроизгибы кабеля.

• Износ соединителей при их подключении и замене (это вызывает нарушение центровки и увеличение потерь при прохождении сигнала через разъем).

• Загрязнение оптических соединителей (пыль или грязь могут не пропустить сигнал через соединитель).

Запас мощности должен допускать некоторые вариации в рабочих характеристиках системы, не сказываясь на значении BER. Типичный запас мощности находится в границах от 3 до 6 дБ. Между тем никаких жестких правил относительно величины запаса мощности не существует. Необходимый запас зависит от типа волоконно-оптического кабеля, соединителей и применяемого оборудования (а также вашего опыта работы с ним). Если вы решили сделать запас мощности нулевым, то волоконно-оптическая линия должна иметь в точности ту оптическую мощность, которая необходима для преодоления потерь в кабеле и соединителях (при этом малейшее дополнительное ослабление сигнала чревато ухудшением характеристик передачи). Такого "нулевого варианта" следует, по возможности, избегать.

3.3.1 Расчет потерь каждой оптической линии

Для каждой оптической линии представим все потери в линии в виде суммы затуханий всех компонентов рассчитывается, по формуле (3.6):

,дБ (3.6)

где А_Σ – суммарные потери в линии (между OLT и ONU), дБ;

l_i – длина i-участка, км;

n – количество участков;

a – коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

N_P – количество разъемных соединений;

A_P – средние потери в разъемном соединении, дБ;

N_C – количество сварных соединений;

A_C – средние потери в сварном соединении, дБ;

A_РАЗ i – потери в i-оптическом разветвителе, дБ;

Первое слагаемое относится к суммарным потерям в оптическом кабеле, второе – к потерям в разъемах, третье – к потерям на сварках, и четвертое – потери в разветвителях.

Коэффициент затухания сигнала в применяемом оптическом волокне на длине волны λ = 1490 нм равен 0,24 дБ/км меньше, чем на длине волны λ = 1310 нм равен 0,36 дБ/км. Расчет энергетического бюджета ведется на λ = 1310 нм. Средние потери в сварном соединении А_С = 0,05 дБ. Средние потери в разъемном соединении А_Р = 0,2 дБ.

А_{∑OLT- ONUОШР1} = (0,600+0,175+0,214)×0,36+4×0,5+3×0,05+19,94 = 21,88 дБ

А_{∑OLT- ONUОШР2} = (0,600+0,175 +0,174)×0,36+4×0,5+4×0,05+19,94 =21,85 дБ

А_{∑OLT- ONUОШР3} = (0,600+0,175+0,117)×0,36+4×0,5+3×0,05+19,94 =21,76 дБ

А_{∑OLT- ONUОШР4} = (0,600+0,175+0,166)×0,36+4×0,5+3×0,05+19,94 =21,82 дБ

А_{∑OLT- ONUОШР5а} = (0,600+0,175+0,154+0,084)×0,36+4×0,5+3×0,05+19,94 =

= 22,15 дБ

А_{∑OLT- ONUОШР5б} = (0,600+0,175+0,154+0,149)×0,36+4×0,5+3×0,05+19,94 =

= 22,16 дБ