ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СЕТИ ДОСТУПА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СЕТИ ДОСТУПА А.А. Ефимов, студент

Балтийский федеральный университет им. И. Канта (Россия, г. Калининград)

DOI:10.24412/2500-1000-2022-12-2-130-135

Аннотация. В данном исследовании разработана работоспособная сеть для плотно застроенного жилищного комплекса «Легенды моря» на основании принципов построения широкополосных сетей. Выбраны активные и пассивные компоненты, с учетом специфики района. Проведен расчет оптического бюджета, на основании которого подтверждено правомерность выбранных решений.

Ключевые слова: широкополосная сеть доступа, пассивная оптическая есть (PON), оптический бюджет линии связи, затухание оптического сигнала, пассивное и активное оборудование.

Одной из самых актуальных задач построения развитой инфокоммуникацион-ной структуры города Калининград является обеспечение всех жилых районов надежным и высокосортным доступом в сеть. К сожалению, не все районы города имеют выход в сеть с подобными параметрами. Так, например, ЖК комплекс «Легенды Моря», расположенный в одном из самых густонаселенных районов города Калининград не подключен к инфокомму-никационной сети компании «Ростелеком».

Целью выполненного исследования является разработка предложений к созданию работоспособной и экономической выгодной абонентской оптической сети доступа к ЖК «Легенды моря».

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: выбрана наиболее перспективная технология построения сети доступа; проведена оценка потенциального количества абонентов, проживающих в данном районе; разработана схема построения сети; по критерию цена-качество выбрано оборудование (стационарное, абонентское и различные пассивные компоненты) и ВОК (волоконно-оптический кабель); выполнен расчет оптического бюджета.

Наиболее популярными технологиями на данный момент являются следующие: xDSL, Ethernet, PON [1].

Технология xDSL является самой простой и недорогой; она позволяет использовать уже готовые медно-кабельные линии, однако, за простотой кроется и главный её недостаток - скорость, которая в идеальных условия может достигать лишь 50 Мбит/с [2].

Технология Ethernet начала развиваться с появлением локальным сетей. Она является более сложной в реализации, однако, и скорости становятся выше. Так, например, максимальная скорость абонентской сети доступа в 1000 Мбит/с может достигаться при использовании технологии Gigabit Ethernet [2].

Следующим шагом в развитии можно считать появление технологии ВОЛП (волоконно-оптической линии передачи), которая выводит скорости на совершенно новый уровень, достигнув 2488 мбит/с по нисходящим и восходящим потокам данных [3].

Для удобства сравнений технологий основные параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение технологий между собой

Название технологии Максимальная скорость (при-ем/передачаУМбит/c Максимальное расстояние/км

ADSL 8/1 5.5

ADSL2+ 24/1.4 5.5

HDSL 2 4.5

SHDSL 2.32 7.5

VDSL 62/26 1.3

Ethernet 10 3.6

Fast Ethernet 100 10

Gigabit Ethernet 1000 20

PON 2488/2488 20

Из таблицы видно, что наибольшую скорость при реальном расстоянии обеспечивает технология PON.

Существует несколько разновидностей технологии PON: broadband PON (BPON),

Ethernet PON (EPON), Gigabit PON (GPON). Сравнительная характеристика данных технологий сведена в таблицу 2.

Таблица 2. Сравнение технологий PON между собой

Характеристика BPON EPON GPON

Скорость передачи данных (прямой поток/обратный), мБит/с 155/622, 622/622 1000/1000 2488/622, 2488/2488

Максимальная дальность, км 20 20 20

Максимальное число абонентов на волокно 32 16 64

Наибольшую скорость и максимальное число абонентов можно достичь при помощи технологии GPON.

Проведенный выше анализ позволяет заключить, наиболее перспективной является технология GPON, так как имеет наибольшую скорость, дальность передачи, а также возможность подключения большого количества абонентов.

Оценка потенциального количества абонентов проводилась по градострои-

\

к

\

\

%

\

%

\

Л........

\

\ с

\

\ \ \

V \

\

< \

\

тельному плану микрорайона. Общее число жильцов приблизительно 4200, однако, практически 50% обслуживаются компанией оператором «Ростелеком», таким образом количество потенциальных абонентов примерно 2000.

Для построения сети за основу выбрана древовидная структура [4], вид которой представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схема проектируемого участка

На каждый подключаемый дом необходимо использовать минимум по три ветки, каждая на 64 абонента. Таким образом всего в работе используется 39 различных веток. Для простоты построения дерева некоторые дома будут подключены по подвесу через соседний, поэтому в первый

• 2.8 км

• 2.4 км

ч

Таким образом, был разработан магистральный сегмент, который представлен на рисунке, который проложен по существующей кабельной канализации, его длина до проектируемого участка составляет 2.4км с возможностью продления дальше по улице для подключения следующего микрорайона, на рисунке два представлена схема проектируемого участка, в котором присутствует 39 веток, протянутые ко всем неподключенным домам нашего района. Была разработана обобщенная схема сети, представленная на рисунке 3, благодаря которой удалось посчитать, что всего у нас 10 сварных соединений и 12 разъемных.

Следующим этапом построения является выбор пассивного и активного оборудования. В данной работе были выбраны следующие устройства: OLT - Smart AX MA5600T, ONT-HG8447, ВОК: ДПЛ-П-96У (6х16) 1.5 кН (магистральный), ДПТ-П-32У (4х8) 6кН (распределительный), ОБР-У нг(А)-НБ 12 (прокладка внутри

дом заводятся дополнительные кабели для обслуживания абонентов соседний многоэтажки.

До самого района идет магистральный сегмент от ОЬТ, расположенный по улице Гайдара 129А (рис. 2).

Г Ж

ап "Золотая осень"

зданий),ДПТ-Т-П-04У (1х4)-10кН (прокладка между зданий), сплиттеры - PO 1x16 (1x8) PLC 2мм SC/APC, ОРШ -^EKOH-KnB-320(10)-288SC^3C-ОРШ256, муфты: МОГ-Т4-2ФТ16 и МОГ-Т5-40-1КБ4845, ОРК-Crosver F0B-02-04(08), абонентская розетка - ШКОН-ПА-1-SC-SC/APC-SC/APC, абонентская проводка - ШОС-SM/0.9мм-SC/APC-p/t-1.0м [5].

Теперь необходимо рассчитать оптический бюджет [6] по следующей формуле:

ОВ=Т-(-Я), (1)

Где Т- выходная мощность передатчика (в данном случае равняется 5), R - чувствительность приемника (в данном случае 29). Таким образом оптический бюджет равен 34 дБ. Необходимо также учитывать запас мощности в 3дБ, так как линия не является идеальной.

Рис. 2. Схема магистрального участка

Последним этапом является расчет затухания по методике, представленной ниже [6].

A=L*ax+Np*Ap+ Nc*Ac+ASpi, (2)

Где:

Ь - общая длина участка (сумма длины магистрали, расстояния до 1го сплиттера, до 2го сплиттера и до конечного пользователя)

ах - затухание сигнала в оптическом кабеле на определенном длине волны (0.33 дБ для 1310 нм и 0.2 дБ для 1550 нм [5])

N - общее количество разъемных соединений

Ар - средние потери на одно разъемное соединение (0.4 дБ [5])

N - общее количество сварных соединений

Ас - средние потери на одно сварное соединение (0.05 дБ [5])

Aspl - суммарные потери в оптических сплиттерах (13.9 дБ для 1х16 и 10.7 дБ для 1х8 [5])

По представленной методике можно найти затухание для каждой ветки. Ввиду большого числа проектируемых веток на слайде представлены 3 ближайшие ветки и 3 ветки, которые наиболее удалены от магистрали. Можно заметить, что самое большое затухание не превышает оптический бюджет, а разница между минимальным и максимальным затуханием очень мала, что говорит о высокой сбалансированности проектируемой линии связи.

Таблица 3. Минимальное и максимальное затухание на ветках

№ ветки Минимальное затухание с учетом 3дБ Максимальное затухание с учетом 3 дБ Разница между макс. и мин. затуханием Сравнение макс. затухания с опт. бюджетом

1310 1550 1310 1550 1310 1550

№1 30,42236 30,0984 30,44546 30,112 0,0231 0,014 30,44546<34

№2 30,42368 30,0992 30,44612 30,112 0,0224 0,014 30,44612<34

№3 30,42434 30,0996 30,4481 30,114 0,0238 0,014 30,4481<34

№37 30,63059 30,2246 30,65369 30,238 0,0231 0,014 30,65369<34

№38 30,63191 30,2254 30,65435 30,239 0,0224 0,014 30,65435<34

№39 30,65303 30,2258 30,65633 30,240 0,0238 0,014 30,65633<34

Так как все дома являются типовыми, ниже на рисунках будет представлена типовая внутридомовая проводка [7].

V ) Hia

и М - — ш- ЩН

х?>Л7Г Ш— 33— SE

И ED— (¿3—

'■"ЕЖ— ED- EZ- Ш.

.*ED— Erl Ifflj7

г - ¡ES- Ш> i®

дгс.Щ l^7— [7Г

SS®

fj^l Prä] ED—

Рис. 3. Внутридомовая разводка кабеля

Из рисунка видно, что ОРШ устанавливается либо в подвале дома, либо на его крыше. В первом случае дом будет подключен при помощи кабельной канализации, а во втором при помощи подвеса. От ОРШ идут внутридомовые кабели на каждый этаж к ОРК, от которой уже и присходит разводка по квартирам.

Таким образом была разработа широкополосная сеть доступа на основе технологии GPON, так как именно это технология является наиболее

перспектинвой среди всех

рассмаотренных, в виду её наибольшой

абонентов на сеть имеет и объединяет

наибольшего количества одну ветку; данная древовидную структуру своими ветвями более двух тысяч человек жиллого комплекса «Легенды Моря»; чтобы убедиться в работоспособности сети, был найдет оптический бюджет, а также наибольшие и наименьшие затухания на ветвях, данные расчеты показали, что сеть полностью работоспособна и хорошо

сбалансированна; также была

представлена типовая внутридомовая разводка кабеля.

скорости, дальности расстояния и

Библиографический список

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учеб. для студентов, аспирантов и техн. специалистов, работающих в обл. сетевых технологий / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб. и др.: Питер, 1999. - 668 с. ISBN 5-8046-0133-4.

2. "Последняя миля" на медных кабелях / Ю.А. Парфенов, Д.Г. Мирошников. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001. - 221 с. ISBN 5-88405-033-Х.

3. Попов, С.А. Пассивное оборудование PON: эволюция продолжается // Вестник связи. - 2011. - № 11. - С. 38. - EDN ZEZAJV.

4. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: [Учеб. для вузов связи по специальности 0717 "Физика и техника опт. связи" и специальности 2010 "Многоканал. телекоммуникац. системы" / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, Б.В. Попов, А.И. Польников]; Под ред. Б.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1995. - 197 с. ISBN 5-256-01198-7.

5. «Связь строй деталь» Оптовая и розничная закупка деталей для построения линий связи. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.ssd.ru.

6. ОАО «Гипросвязь» Пассивные оптические сети. Правила проектирования и монтаж, 2011 г.

BROADBAND ACCESS NETWORK DESIGN

A.A. Efimov, Student

Immanuel Kant Baltic Federal University (Russia, Kaliningrad)

Abstract. In this study, a workable network was developedfor the densely built-up residential complex "Legends of the Sea" based on the principles of building broadband networks. Selected active and passive components, taking into account the specifics of the area. The calculation of the optical budget was carried out, on the basis of which the validity of the chosen solutions was confirmed.

Keywords: broadband network, passive optical network, optical budget, attenuation, passive and active equipment.